یافته‌های جدید دانشمندان نشان می‌دهد که گروهی از کهکشان‌های کوتوله که به خوشه کهکشانی فورناکس معروف هستند، برخلاف سایر کهکشان‌ها فاقد ماده تاریک هستند.
اگر از اخترشناسان در مورد ماده تاریک بپرسید، یکی از چیزهایی که آن‌ها در مورد آن می‌گویند این است که این ماده‌ی نامرئی و مرموز در سراسر جهان نفوذ کرده است و به طور خاص در هاله‌های اطراف اکثر کهکشان‌ها وجود دارد. جرم این هاله، کشش گرانشی شدیدی بر خود کهکشان و همچنین سایر اجرامی که در همسایگی آن قرار دارند می‌گذارد. بر اساس مدل استاندارد کیهان‌شناسی، تقریباً همه کهکشان‌ها به دلیل اینکه با هاله‌ای از ذرات ماده تاریک احاطه شده‌اند، این کشش گرانشی را دارند.
با این حال، ایده وجود این هاله در مورد تمامی کهکشان‌ها صدق نمی‌کند. ظاهراً برخی کهکشان های کوتوله به شکل عجیبی وجود دارند که به نظر می‌رسد هیچ هاله‌ای در اطراف خود ندارند. این کشف جدید دیدگاه‌های موجود در جهان را زیر سوال برده است. حال سوال اینجاست که آیا آن‌ها نشان دهنده چالشی هستند که از طریق رصدی برای ایده‌های رایج در مورد هاله‌های ماده تاریک ایجاد شده است؟
کهکشان های کوتوله نقش مهمی را در فهم چگونگی رشد و گسترش کیهان به عنوان بلوک‌های سازنده کهکشانی، ایفا می‌کنند. دلیل این اهمیت این است که به عقیده دانشمندان، کهکشان‌های بزرگتر از ادغام این واحدهای کیهانی به وجود آمده‌اند. در سال‌های اخیر، ستاره‌شناسان در تلاشند که به ساختار درونی کهکشان‌های کوتوله پی ببرند.
بر اساس مدل استاندارد کیهان‌شناسی، هاله‌های کیهان‌شناسی تشکیل شده از ماده تاریک، از کهکشان های کوتوله در برابر تأثیر گرانشی همسایگان کهکشانی مجاور محافظت می‌کند. با این حال، وقتی اخترشناسان دانشگاه بن و سنت اندروز در اسکاتلند به خوشه کهکشانی فورناکس نگاه کردند، چیز عجیبی دیدند. یافته عجیب اخترشناسان مربوط به تعدادی از کهکشان های کوتوله با اشکالی عجیب بود که در برخی از آن‌ها آشفتگی رخ داده و گویی محیط خوشه‌ای آن‌ها را تحت تأثیر قرار داده است.
•خوشه کهکشانی فورناکس: در صورت فلکی جنوبی فورناکس، بیشترین تعداد کهکشان را می‌توان یافت، در واقع در این صورت فلکی یکی از نزدیک‌ترین خوشه های کهکشانی قرار دارد. در فاصله حدود ۶۲ میلیون سال نوری، یعنی تقریبا ۲۰ برابر فاصله کهکشان همسایه آندرومدا تا زمین، خوشه کهکشانی فورناکس واقع شده است.
ساختار و ویژگی‌های کهکشان های کوتوله
آن‌ها کهکشان‌هایی کوچک و کم‌رنگ هستند که معمولاً در خوشه‌های کهکشانی یا نزدیک کهکشان‌های بزرگتر یافت می‌شوند؛ به همین دلیل آن‌ها ممکن است تحت تأثیر اثرات گرانشی همراهان بزرگتر خود قرار بگیرند. کهکشان راه شیری مجموعه‌ای از کهکشان های کوتوله را در اطراف خود دارد.
به نظر می‌رسد که ماده تاریک به صورت سلسله‌مراتبی در کهکشان های کوتوله خوشه‌بندی می‌شود و تعداد هاله‌های کوچک آن در حال افزایش است، علی‌رغم وجود تعداد زیادی از کهکشان‌هایی با اندازه متوسط که این نظریه در مورد شیوه توزیع ماده را تایید کنند، تعداد کهکشان‌های کوتوله مرتبه بزرگی بسیار کمتری از آنچه توسط شبیه‌سازی پیش‌بینی می‌شود، دارد.
کهکشان های کوتوله معمولا تمایل دارند در کهکشان‌هایی که به دور آن‌ها می‌چرخند، مدتی پس از تشکیل ستاره، ادغام شوند و یا به دلیل برهمکنش‌های پیچیده مداری به سرعت از هم پاشیده و به طور متناوب توسط کهکشان‌های بزرگتر از بین بروند.
از آنجایی که کهکشان های کوتوله دارای روشنایی سطحی کم و پراکندگی بسیار هستند، یافتن آن‌ها در کیهان کار بسیار دشواری است.
مطالعات اخیر نشان می‌دهد که حداقل یکی از کهکشان های کوتوله نزدیک کهکشان ما، کهکشانی باستانی به نام Tucana II، دارای هاله ماده تاریک شگفت‌آوری است. بنابراین چه اتفاقی برای کهکشان کوتوله فورناکس افتاده که باعث تفاوت آن شده است؟
کهکشان های کوتوله می‌توانند توسط جزر و مدهای گرانشی از کهکشان‌های بزرگتر در نزدیکی خوشه آشفته شوند. جزر و مد کهکشانی زمانی به‌وجود می‌آید که گرانش یک جسم به صورت متفاوتی بر روی قسمت‌های مختلف جسم دیگر تأثیر می‌گذارد. دلیل به وجود آمدن این جزر و مدها این است که ماه به قسمتی از زمین که روبه‌رویش قرار دارد، کشش بیشتری وارد می‌کند. این جزر و مدها از این نظر به جزر و مدهای روی زمین شباهت دارد.
اشکال انحرافی کهکشان های کوتوله که توسط تیم مشاهده شده‌اند، مشکلی را در درک ما از ماده تاریک نشان می‌دهند. پاول کروپا، پروفسور دانشگاه بن و دانشگاه چارلز در پراگ، می‌گوید: «بر اساس مدل استاندارد، چنین آشفتگی‌هایی در کوتوله های فورناکس انتظار نمی‌رود. این به این دلیل است هاله‌های ماده تاریک این کوتوله‌ها باید تا حدی از آن‌ها در برابر جزر و مد ایجاد شده توسط خوشه محافظت کند.»
النا آسنسیو، یک دانشجوی حوزه اخترشناسی، به همراه تیم پژوهشی مشاهدات در مورد کوتوله‌های آشفته در فورناکس را تجزیه و تحلیل کردند. آن‌ها با این تجزیه و تحلیل می‌خواستند میزان اعوجاج‌های گرانشی را که این کهکشان‌ها نشان می‌دهند و علت ایجاد آن‌ها را درک کنند.
میزان اعوجاج به چند عامل بستگی دارد: اولین عامل ویژگی‌های درونی کهکشان های کوتوله است. علاوه بر این، فاصله آن‌ها تا مرکز خوشه نیز از اهمیت خاصی برخوردار است. اینجاست که تأثیرات گرانشی بسیار قوی‌تر خواهد بود.
بنابر یک قاعده کلی، کهکشان‌هایی که اندازه‌‌ای بزرگ اما ستارگان کم دارند، می‌توانند به راحتی توسط جزر و مد گرانشی قوی آشفته شوند. همین امر در مورد کهکشان های کوتوله نزدیک به هسته خوشه نیز صدق می‌کند. اعضای تیم پژوهشی آنچه را که در این خوشه دیدند با مشاهدات انجام شده توسط تلسکوپ بررسی VLT در رصدخانه جنوبی اروپا مقایسه کردند.
آسنسیو خاطرنشان کرد که به نظر می‌رسد آنچه آن‌ها یافته‌اند به مشکلات مدل استاندارد اشاره دارد. او گفت: «مقایسه نشان داد که اگر بخواهیم مشاهدات مدل استاندارد را توضیح دهیم، کهکشان های کوتوله فورناکس باید پیش از این توسط گرانش مرکز خوشه نابود شده باشند. این اتفاق باید می‌افتاد حتی اگر جزر و مدی که در یک کوتوله ایجاد می‌شد ۶۴ برابر ضعیف‌تر از گرانش خود کوتوله بود.»
یافته‌های جدید دانشمندان برای مدل استاندارد چه معنایی دارد؟
بنابر تمام این اطلاعات، دانشمندان دریافتند که این موضوع در تضاد با مطالعات قبلی است که نشان می‌داد نیروی خارجی مورد نیاز برای آشفته‌کردن یک کهکشان کوتوله تقریباً با خودگرانشی کهکشان های کوتوله برابر است.
پژوهشگران همچنین در این بررسی به این نتیجه رسیدند که نمی‌توان ریخت‌شناسی مشاهده‌شده کهکشان‌های کوتوله فورناکس را در مدل استاندارد به روش خودسازگار توضیح داد. آن‌ها تصمیم گرفتند با استفاده از فرضیه دینامیک نیوتونی اصلاح‌شده (Milgromian dynamics) دوباره تحلیل اطلاعات را تکرار کنند.
طبق این فرضیه، به جای هاله‌های ماده تاریک در اطراف کهکشان‌ها، اصلاح نظریه گرانش نیوتون پیشنهاد می‌شود که بر اساس آن گرانش در شتاب‌های کم افزایش می‌یابد.
پژوهشگران در مورد این جایگزینی فرضیه گفتند: «ما در این مورد که کهکشان های کوتوله بتوانند در محیط یک خوشه کهکشانی دوام بیاورند، اطمینان کامل نداشتیم؛ اما با انجام آزمایشات توانستیم به نتیجه‌ای برسیم که نشان دهنده یک توافق بین مشاهدات و انتظارات فرضیه دینامیک نیوتونی اصلاح‌شده درباره سطح آشفتگی کهکشان های کوتوله فورناکس است.»
این نتایج پیامدهای مهمی برای فیزیک بنیادی داشته و انتظار می‌رود دانشمندان در آینده‌ای نزدیک کوتوله های آشفته بیشتری را در خوشه‌های کهکشانی دیگر پیدا کنند.
منبعsciencealert
