تلسکوپ چاندرا در برخورد خوشه های کهکشانی ماده گم شده را کشف کرد - مجله وبلاگ فروش

اخترشناسانی که لیست مواد موجود در دنیا محلی را تهیه می نمایند، پاسخ بعضی پرسش های خود را نمی یابند اما مطالعه تازه به وسیله رصدخانه فضایی پرتو ایکس چاندرا ناسا درباره یک سیستم برخورد خوشه های کهکشانی، ممکن است به آن ها یاری کند.

اگرچه دانشمندان اطلاعات زیادی در خصوص ترکیب کیهان دارند، اما هنوز با یک مشکل عمده روبه رو هستند؛ میزان قابل توجهی از ماده وجود دارد که کوشش ها برای شرح آن بی نتیجه مانده است.

این جرم گمشده، ماده تاریک نیست که بیشتر ماده موجود در دنیا را تشکیل می دهد بلکه یک معمای جداگانه محسوب می گردد. حدود یک سوم ماده معمولی که در یک میلیارد سال اول یا بیشتر پس از مِه بانگ (Big Bang) ایجاد شده، هنوز به وسیله مشاهدات دنیا محلی، یعنی در منطقه ها کمتر از چند میلیارد سال نوری از زمین، مشاهده نشده است.

این ماده از هیدروژن، هلیوم و عناصر دیگر تشکیل شده است و اجرامی مانند ستاره ها، سیارات و انسان ها را می سازد. دانشمندان پیشنهاد نموده اند که حداقل بخشی از این جرم گم شده می تواند در نوارهای غول پیکر یا رشته های گاز گرم تا داغ (با دمای 10 هزار تا 1 میلیون کلوین) در فضای بین کهکشان ها و خوشه های کهکشانی پنهان شده باشد. جایی که به آن لقب محیط میان کهکشانی گرم و داغ یا ویم (WHIM) داده اند.

حالا طبق مقاله منتشر شده در استروفیزیکال ژورنال لترز (The Astrophysical Journal Letters) تیمی از ستاره شناسان که از چاندرا برای مشاهده سیستمی از برخورد خوشه های کهکشانی استفاده می نمایند، احتمالا شواهدی از این محیط میان کهکشانی را در فضای میان دو خوشه کهکشانی برخوردی، پیدا نموده اند.

ارناب سرکار (Arnab Sarkar) سرپرست این مطالعه از مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونیان گفت: پیدا کردن این رشته های ماده گم شده بسیار سخت است و تنها چند نمونه از آن شناخته شده است. از اینکه احتمالا نمونه دیگری را شناسایی نموده ایم، هیجان زده ایم.

پژوهشگران از چاندرا برای مطالعه ابل 98 (Abell 98) استفاده کردند که شامل خوشه های کهکشانی در حال برخورد در فاصله 1.4 میلیارد سال نوری از زمین است. داده های چاندرا نشان داد که پلی از پرتو ایکس بین دو خوشه برخوردی وجود دارد که دارای گاز داغ در دمای حدود 20 میلیون کلوین و گاز خنک تر با دمای حدود 10 میلیون کلوین است.

گاز داغ تر در این پل میان خوشه ای احتمالا ناشی از هم پوشانی گاز موجود در دو خوشه است. دما و چگالی گاز خنک تر هم با پیش بینی داغ ترین و متراکم ترین گاز در WHIM مطابقت دارد.

علاوه بر این، داده های چاندرا وجود یک موج شوک را نشان می دهد؛ چیزی که مشابه شکستن دیوار صوتی به وسیله یک هواپیمای فراصوت است. این موج ضربه ای به وسیله یکی از خوشه های کهکشانی هنگام شروع روند به برخورد به دیگری، ایجاد شده است.

این نخستین بار است که ستاره شناسان چنین موج شوکی را در مراحل اولیه برخورد خوشه کهکشانی و پیش از عبور مراکز خوشه از کنار یکدیگر، پیدا می نمایند.

اسکات راندال (Scott Randall) نویسنده این پژوهش از مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونیان در این باره گفت: به عقیده ما مشاهده این موج شوک یک کشف مهم است، چون مدل های ما وجود چنین ویژگی هایی را پیش بینی نموده اند، اما تا به امروز آن ها را ندیده بودیم. این ویژگی ها بخش مهمی از روند برخورد اولیه ای هستند که در نهایت به ادغام خوشه ها منجر می گردد.

این موج ضربه ای ممکن است مستقیما با کشف WHIM در ابل 98 هم مرتبط باشد زیرا هنگام برخورد خوشه ها، گاز میان آن ها را گرم نموده است و این کار به نوبه خود می تواند دمای گاز موجود در رشته WHIM را افزایش داده باشد. تخمین زده می گردد که این رشته حدود 400 میلیارد برابر جرم خورشید را داشته باشد که برای تشخیص با داده های چاندرا کافی است.

خوشه های کهکشانی که دارای هزاران کهکشان، مقادیر بزرگ گاز داغ و مخازن بزرگ ماده تاریک هستند، بزرگ ترین ساختارهای دنیا محسوب می شوند که به وسیله گرانش کنار هم قرار گرفته اند. دانشمندان فکر می نمایند که این ساختارها طی میلیون ها یا میلیاردها سال، با ادغام با یکدیگر می توانند به ابعادی بزرگ خود برسند.

چنان که یوان یوان سو (Yuanyuan Su) دیگر همکار این مطالعه از دانشگاه کنتاکی اشاره نمود: وقتی خوشه های کهکشانی با هم برخورد می نمایند، فرصتی برای مشاهده فیزیک حالت شدیدی داریم که به ندرت در هر محیط کیهانی دیگری می بینیم.

عکس کاور: Abell 98 در طیف پرتو ایکس و نور مرئی

Credit: X-ray: NASA/CXC/CfA/A. Sarkar; Optical: NSF/NOIRLab/WIYN

منبع: Pys.Org