آیا کهکشان ما میزبان ده‌ها کهکشان “یتیم” است؟

خلاصه داستان

تحقیقات جدید تیمی از اخترفیزیکدانان دانشگاه دورهام نشان می‌دهد که کهکشان راه شیری ممکن است میزبان ده‌ها کهکشان اقماری باشد که تاکنون از دید رصدگران پنهان مانده‌اند. این یافته‌ها که بر پایه شبیه‌سازی‌های ابرکامپیوتری و مدل‌سازی دقیق ریاضی استوارند، در صورت تأیید رصدی، می‌توانند مهر تأییدی باشند بر نظریه غالب کیهان‌شناسی موسوم به «لامبدا ماده تاریک سرد» یا LCDM.

چرا این موضوع اهمیت دارد؟

مدل LCDM اساس فهم ما از ساختارهای کلان عالم است. این نظریه توضیح می‌دهد که ماده مرئی تنها ۵٪ از محتوای کیهان را تشکیل می‌دهد، در حالی که ۲۵٪ آن ماده تاریک سرد و ۷۰٪ انرژی تاریک است. بر پایه این مدل، کهکشان‌ها در درون هاله‌های عظیم ماده تاریک شکل می‌گیرند، و کهکشان‌های کوچکتر به‌عنوان اقمار کهکشان‌های بزرگ‌تر، نظیر راه شیری، در اطراف آن‌ها به گردش درمی‌آیند.

اما داده‌های رصدی تاکنون با پیش‌بینی‌های این مدل در تضاد بوده‌اند؛ به‌خصوص در مورد شمار کهکشان‌های اقماری کوچک که در اطراف راه شیری باید وجود داشته باشند. یافته‌های تازه دانشگاه دورهام، که در همایش ملی نجوم بریتانیا (NAM 2025) ارائه شد، نه تنها شکاف بین نظریه و رصد را پر می‌کند، بلکه افق جدیدی برای جستجوی این اجرام باز می‌کند.

کهکشان‌های “یتیم”؛ فرزندان بی‌هاله

پژوهشگران دورهام با ترکیب دو ابزار نیرومند—شبیه‌سازی اَبَرپیشرفته «آکواریوس» (Aquarius) و کد مدل‌سازی فیزیکی «گال‌فرم» (GALFORM)—نشان داده‌اند که بسیاری از کهکشان‌های کوچک احتمالاً طی میلیاردها سال گردش در مدار راه شیری، تحت تأثیر گرانش این کهکشان، بخش عمده‌ای از هاله ماده تاریک خود را از دست داده‌اند. این اجرام، که در شبیه‌سازی‌ها به‌خاطر کاهش جرم تاریک از بین می‌روند یا «یتیم» می‌شوند، در واقع در جهان واقعی باید همچنان وجود داشته باشند—هرچند بسیار کم‌نور و کوچک‌اند.

طبق این مطالعه، بسیاری از این کهکشان‌ها آن‌قدر ضعیف‌اند که تاکنون توسط تلسکوپ‌های ما قابل مشاهده نبوده‌اند. اما پیشرفت فناوری‌های رصدی مانند دوربین LSST رصدخانه روبین—که اخیراً «اولین نور» خود را ثبت کرد—می‌تواند به رصد این اجرام برای نخستین‌بار منجر شود.

اگر این پیش‌بینی‌ها درست باشند

دکتر ایزابل سانتوس-سانتوس، سرپرست این پژوهش، می‌گوید: «ما می‌دانیم که راه شیری در حال حاضر حدود ۶۰ کهکشان اقماری تأییدشده دارد، اما پیش‌بینی ما این است که ده‌ها کهکشان دیگر در فاصله‌های نزدیک وجود دارند که به‌دلیل کم‌نور بودن از دید ما پنهان مانده‌اند.»

این تحقیق تخمین می‌زند که تعداد کل کهکشان‌های اقماری در اطراف راه شیری ممکن است تا ۱۰۰ مورد بیشتر از شمار فعلی باشد. حدود ۳۰ مورد از کهکشان‌های تازه کشف‌شده‌ی فوق‌کم‌نور نیز ممکن است در همین دسته قرار بگیرند. اما نکته اینجاست که برخی از این اجرام ممکن است خوشه‌های کروی باشند، نه کهکشان‌های واقعی. تشخیص این تفاوت نیازمند رصدهای دقیق‌تر است.

اهمیت تأیید رصدی

پروفسور کارلوس فرنک، یکی از پژوهشگران برجسته این تیم، می‌گوید: «اگر این جمعیت پیش‌بینی‌شده از کهکشان‌های کم‌نور کشف شوند، این نه تنها یک پیروزی بزرگ برای نظریه LCDM خواهد بود، بلکه شاهدی بر قدرت شگفت‌انگیز فیزیک و ریاضیات خواهد بود.»

او ادامه می‌دهد: «ما با بهره‌گیری از قوانین فیزیکی، مدل‌سازی ریاضی، و پردازش ابرکامپیوتری می‌توانیم پیش‌بینی‌هایی انجام دهیم که ستاره‌شناسان با ابزارهای پیشرفته‌ی خود در آینده می‌توانند آن‌ها را بیازمایند. چنین تقاطعی میان نظریه و تجربه، نقطه اوج علم مدرن است.»

چه چیزی در پیش است؟

با ورود نسل جدید ابزارهای رصدی—از جمله LSST، تلسکوپ‌های فضایی آینده و مأموریت‌های نقشه‌برداری کهکشان‌ها—امیدها برای تأیید نظریه‌های عددی و کشف اجرام گمشده افزایش یافته است. اگر حتی بخشی از این کهکشان‌های “یتیم” کشف شوند، نظریه استاندارد کیهان‌شناسی دوباره می‌تواند جایگاه محکم خود را حفظ کند.

اما اگر این کهکشان‌ها یافت نشوند، ممکن است نیاز به بازنگری اساسی در درک ما از ساختار کیهان و نقش ماده تاریک در شکل‌گیری کهکشان‌ها داشته باشیم.

منابع و اطلاعات بیشتر

The contribution of “orphan” galaxies to the ultrafaint population of MW satellites