دانشمندان ممکن است یک کهکشان عظیم بدون ستاره کشف کنند

دانشمندان سال هاست که در مورد چرایی آن متعجب بوده اند. یافته‌های اخیر نشان می‌دهد که این "کهکشان‌های تاریک" - یعنی کهکشان‌هایی که حاوی گاز و ماده تاریک هستند اما تعداد کمی از ستاره‌ها یا بدون ستاره هستند - ممکن است در سراسر کیهان در کمین باشند. یافتن آنها می تواند به ستاره شناسان کمک کند تا بفهمند چرا برخی کهکشان ها ستاره ها را تشکیل می دهند در حالی که برخی دیگر تاریک می مانند و بهترین مدل های تشکیل کهکشان ها را آزمایش می کنند. موفق ترین مدل محققان از کیهان، معروف به Lambda-CDM، وجود دو عنصر نامرئی را فرض می کند: انرژی تاریک، خاصیت اسرارآمیز که گمان می رود انبساط پرشتاب جهان را هدایت می کند، و همچنین m تاریک سرد.

در نهایت، یک ماده فرضی که فیزیکدانان فکر می کنند حدود 85 درصد از ماده جهان را تشکیل می دهد. طبق این مدل، توده‌های ماده تاریک که هاله نامیده می‌شوند، داربست گرانشی را برای تشکیل و رشد کهکشان‌ها فراهم می‌کنند. گاز در داخل این هاله ها جمع می شود و در نهایت سرد می شود و در هم می ریزد و ستاره ها را تشکیل می دهد. اما اخترشناسان هنوز در تلاشند تا بفهمند چرا به نظر می رسد این فرآیند در برخی هاله ها اتفاق می افتد اما در برخی دیگر اتفاق نمی افتد. یک احتمال این است که برخی از آنها حاوی مقادیر زیادی گاز هیدروژن هستند، اما ستاره های بسیار کمی را تشکیل می دهند.

که تشخیص آنها را بسیار دشوار می کند. اکنون، محققان یک نامزد امیدوارکننده برای چنین کهکشان تاریکی پیدا کرده‌اند و یافته‌های خود را در اعلامیه‌های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم منتشر کرده‌اند. این شی که با نام AGC 322753 شناخته می‌شود، حاوی تقریبا 2 میلیارد برابر جرم خورشید در هیدروژن است، با این حال به نظر می‌رسد که هیچ ستاره‌ای ندارد، اگرچه محققان خاطرنشان می‌کنند که آنقدر بزرگ است که کاملا بدون ستاره باشد.

با این حال، اگر تایید شود، نمونه‌ای عظیم از یک کهکشان بدون ستاره خواهد بود. محققان دانشگاه فناوری سوئینبرن استرالیا با مقایسه مشاهدات دو بررسی رادیویی موجود، یکی توسط رصدخانه آرسیبو در پورتوریکو و دیگری توسط تلسکوپ رادیویی کروی با دیافراگم پانصد متری چین به این کشف دست یافتند.

هر دو تلسکوپ ابر عظیمی از هیدروژن را برداشته بودند. اگرچه محققان دیگر در دهه گذشته چندین کهکشان تاریک را شناسایی کرده اند، این یکی به دلیل دیگری برجسته است: ممکن است در حال چرخش باشد. گاز هیدروژن امواج رادیویی را با طول موج مشخصی ساطع می‌کند که وقتی گاز به سمت زمین حرکت می‌کند کوتاه می‌شود و زمانی که دور می‌شود کشیده می‌شود.

سیگنال AGC 322753 دو قله متمایز را نشان می دهد که نشان می دهد یک طرف ابر گازی به سمت ما حرکت می کند در حالی که طرف دیگر در حال عقب نشینی است. این می‌تواند به این معنا باشد که گاز در ساختاری منظم و چرخان، بسیار شبیه به دیسک‌های موجود در کهکشان‌های معمولی، با وجود اینکه ظاهرا هیچ ستاره‌ای تشکیل نداده است، نشسته است. مارکو موناسی، نویسنده این مطالعه در دانشگاه فناوری سوئینبرن می‌گوید: مدل‌های نظری و شبیه‌سازی‌ها به ما نشان می‌دهند که کهکشان‌های تاریک نباید بچرخند، بنابراین این بسیار جالب است. اگر AGC 322753 واقعا یک دیسک چرخان بدون ستاره است، ستاره شناسان باید توضیح دهند.

در چگونگی سازماندهی گاز در چنین ساختاری بدون تولید آنها. این تنها معما نیست. اکثر مدل‌های شکل‌گیری کهکشان‌ها پیش‌بینی می‌کنند که ابری که این مقدار هیدروژن را در خود نگه می‌دارد، باید حداقل چند ستاره تشکیل می‌داد، زیرا متراکم‌ترین تکه‌های آن تحت گرانش خود فرو می‌ریزند و مشتعل می‌شوند. نویسندگان مقاله پیشنهاد می کنند که ممکن است بسیار بعید باشد که AGC 322753 مطلقا هیچ ستاره ای نداشته باشد. بنابراین، در عوض، آن‌ها فکر می‌کنند که ممکن است دارای ستارگانی باشد که آنقدر کم‌نور است که نمی‌توان آن‌ها را دید – یک کهکشان «تقریبا تاریک».

اگر چنین است، در واقع باید بسیار کم رنگ باشند، زیرا حتی تصاویر اپتیکی عمیق از بررسی‌های تصویربرداری میراث DESI، که به‌جای گاز هیدروژن شناسایی شده توسط تلسکوپ‌های رادیویی، نور ستاره‌ها را جستجو می‌کنند، هیچ‌یک را نشان نمی‌دهند. از این رو، تیم تخمین می‌زند که AGC322753 حداقل 40 برابر بیشتر از ستارگان دارای جرم هیدروژن است، که این سؤال را در مورد اینکه دقیقا چه چیزی باعث سرکوب ستارگان شده است، ایجاد می‌کند. اما مشاهدات بیشتری، مانند مشاهداتی که توسط Very Large Array، شبکه ای از آنتن های رادیویی در نیومکزیکو انجام شده است، برای تایید اینکه آیا AGC 322573 واقعا یک کهکشان تاریک یا تقریبا تاریک است، مورد نیاز است. "دریابیم بیشتر

در مورد آن واقعا یک گام بعدی ضروری در حال حاضر است. رابرت مینچین در رصدخانه ملی نجوم رادیویی می گوید: «این جالب است و من می خواهم بیشتر بدانم. مینچین می داند که چنین سیگنال هایی چقدر می توانند گمراه کننده باشند. او در کشف VIRGOHI21، یک کهکشان تاریک که در اوایل دهه 2000 یافت شد، مشارکت داشت که بعدا به عنوان یک جریان طولانی گاز هیدروژن که توسط گرانش از کهکشان نزدیک بیرون کشیده شد، که به عنوان دم جزر و مدی شناخته می‌شود، تفسیر شد. گازی که به این شکل از بین می‌رود می‌تواند بخشی از حرکت اولیه خود را حفظ کند و نشانه چرخش را تقلید کند، بنابراین مینچین می‌گوید مشاهدات بیشتری برای رد کردن همین موضوع مورد نیاز است.

توضیحی برای AGC 322753. با این حال هیچ کهکشانی در نزدیکی آشکار وجود ندارد که بتواند از آن آمده باشد. ریس تیلور، ستاره شناس موسسه نجوم آکادمی علوم چک در پراگ، می گوید بقایای جزر و مد بعید است که مشاهدات را توضیح دهند. تیلور می‌گوید که بازتولید نمایه دو قله مشخص کهکشان تاریک از طریق چنین فرآیندی «از نظر فنی امکان‌پذیر است، اما به‌طور فوق‌العاده بعید است». هر چند تیلور و مینچین هر دو نگرانی دیگری را مطرح می کنند. دو بررسی رادیویی که محققان استفاده کردند، هیدروژن را در موقعیت‌های متفاوتی در آسمان قرار دادند.

این نشان می‌دهد که AGC 322753 ممکن است یک ابر گازی گسترده باشد تا یک کهکشان فشرده، احتمال دیگری که مشاهدات بعدی می‌تواند به حل آن کمک کند. الیزابت آدامز از مؤسسه علوم سیاره‌ای می‌گوید چه AGC 322753 کاملا تاریک باشد یا صرفا بسیار کم‌نور، درک اجرام مانند آن همچنان می‌تواند به اخترشناسان کمک کند تا بفهمند چرا برخی کهکشان‌ها ستاره‌ها را تشکیل می‌دهند در حالی که برخی دیگر ظاهرا چنین نیستند. یکی از دلایل احتمالی کهکشانی است که آنقدر سریع می‌چرخد که گاز آن برای فروپاشی بیش از حد پخش می‌شود.

مورد دیگر این است که نور فرابنفش از اولین ستارگان کیهان گاز را گرم کرده و آن را بیش از حد گرم نگه می دارد که متراکم شود. مطالعه چنین کهکشان‌هایی تقریبا تاریک می‌تواند به تفکیک این پدیده‌ها کمک کند و نشان دهد که چگونه شرایط جهان اولیه کهکشان‌هایی را که امروز می‌بینیم شکل داده است. آدامز می‌گوید: «وقتی دیگر یک کهکشان تاریک نیست، به نظر می‌رسد که مردم دیگر اهمیت نمی‌دهند، و من در واقع فکر می‌کنم این رویکرد درستی نیست. اما اگر AGC 322753 واقعا بدون ستاره باشد، یکی از پرجرم‌ترین کهکشان‌های تاریکی خواهد بود که تا کنون شناسایی شده است، که به طور بالقوه به توضیح کهکشان‌های گمشده پیش‌بینی‌شده توسط Lambda-CDM کمک می‌کند.

idding حتی می‌تواند به اخترشناسان کمک کند تا بفهمند چرا برخی کهکشان‌های غنی از گاز ستاره‌ها را تشکیل می‌دهند در حالی که برخی دیگر چنین نمی‌کنند، و آزمایش ارزشمندی برای مدل‌های تشکیل کهکشان‌ها ارائه می‌کند – و شاید حتی سرنخ‌های جدیدی در مورد ماهیت خود ماده تاریک ارائه دهد.