گروهی از اخترشناسان موفق به شناسایی سومین کهکشان بدون ماده تاریک به نام NGC 1052-DF9 در فاصله حدود ۶۷ میلیون سال نوری از زمین شدهاند.
به گزارش سرویس نجوم تکناک، این کشف که میتواند درک دانشمندان از نحوه شکلگیری کهکشانها و ماهیت ماده تاریک را متحول کند، نشان میدهد که این کهکشان به همراه دو نمونه مشابه دیگر احتمالا در نتیجه یک رویداد بسیار خشن کیهانی به وجود آمده است. بررسیهای جدید نشان میدهد که حرکت ستارهها و خوشههای ستارهای در این کهکشان بدون در نظر گرفتن وجود ماده تاریک نیز به خوبی قابل توضیح است. این ویژگی، آن را به سومین کهکشان شناختهشدهای تبدیل میکند که برخلاف انتظار دانشمندان، نشانهای از حضور ماده تاریک در آن دیده نمیشود.
این کشف تنها یک مورد استثنایی نیست. پیش از این نیز دو کهکشان دیگر با نامهای DF2 و DF4 به عنوان کهکشانهای فاقد ماده تاریک معرفی شده بودند. نکته جالب اینکه هر سه کهکشان در امتداد یک رشته باریک از کهکشانها قرار گرفتهاند و ساختاری زنجیرهمانند را تشکیل میدهند. همین ویژگی باعث شده است که پژوهشگران احتمال دهند این سه جرم آسمانی منشأ مشترکی داشته باشند.
مایکل کیم، اخترفیزیکدان دانشگاه ییل و سرپرست این پژوهش گفت: «تقریباً تمام کهکشانهای شناختهشده جهان تحت سلطه ماده تاریک هستند، اما DF2، DF4 و اکنون DF9 استثناهای کمنظیری به حساب میآیند. یافتههای ما نشان میدهد که این کهکشانها احتمالا در جریان یک رویداد بسیار شدید شکل گرفتهاند؛ رویدادی که ماده معمولی را از ماده تاریک جدا کرده است.»
بر اساس مدلهای پذیرفتهشده کیهانشناسی، ماده تاریک بخش عمده جرم جهان را تشکیل میدهد. این ماده هیچ نوری منتشر یا جذب نمیکند و به همین دلیل مستقیما قابل مشاهده نیست، اما اثر گرانشی آن بر حرکت ستارهها، کهکشانها و خوشههای کهکشانی نشان میدهد که وجود دارد.
دانشمندان برآورد میکنند که جرم ماده تاریک حدود پنج برابر بیشتر از مجموع ماده معمولی جهان است. ستارهها، سیارهها، گاز، غبار، سیاهچالهها و همه اجرامی که با تلسکوپ دیده میشوند، تنها بخش کوچکی از جرم کل جهان را تشکیل میدهند. به باور اخترشناسان، کهکشانها درون هالههای عظیم ماده تاریک شکل میگیرند. این هالهها مانند داربستهای نامرئی عمل میکنند و با ایجاد گرانش، گاز و ماده معمولی را به سمت خود جذب مینمایند تا در نهایت ستارهها و کهکشانها شکل بگیرند. به همین دلیل، وجود کهکشانی بدون ماده تاریک با مدلهای رایج شکلگیری کهکشانها سازگار نیست.
ماجرا از سال ۲۰۱۸ آغاز شد؛ زمانی که گروهی از پژوهشگران به سرپرستی «پیتر ون دوکوم» از دانشگاه ییل اعلام کردند که کهکشان DF2 برخلاف انتظار، ماده تاریک بسیار اندکی دارد. این خبر در آن زمان توجه گسترده جامعه علمی را به خود جلب کرد، چرا که بسیاری احتمال میدادند نتیجه به دلیل خطای اندازهگیری باشد.
یک سال بعد، کشف کهکشان DF4 با ویژگیهای مشابه احتمال وقوع یک خطای رصدی را تا حد زیادی کاهش داد. سپس در سال ۲۰۲۲ مشخص شد که این دو کهکشان بخشی از رشتهای شامل حدود ۱۲ کهکشان هستند که تقریباً در یک خط قرار گرفتهاند. در ادامه، پژوهشگران در سال ۲۰۲۵ نشان دادند که همه این کهکشانها الگوی حرکتی مشابهی دارند و احتمالا در گذشته به یک رویداد مشترک وابسته بودهاند.
همین موضوع باعث شد دانشمندان پیشبینی کنند که شاید کهکشانهای دیگری در این رشته نیز فاقد ماده تاریک باشند. در میان اعضای این ساختار، DF9 از نظر اندازه، میزان درخشندگی و تعداد خوشههای ستارهای بیشترین شباهت را به DF2 و DF4 داشت. به همین دلیل، این کهکشان به عنوان بهترین گزینه برای بررسی انتخاب شد. نتایج رصدها نیز نشان داد که DF9 تقریباً همان ویژگیهای دو کهکشان دیگر را دارد و شواهدی از وجود هاله عظیم ماده تاریک در آن دیده نمیشود.
مایکل کیم درباره این کشف گفت: «تاکنون هیچ رشتهای از کهکشانهای فاقد ماده تاریک مشاهده نشده بود. این کشف شواهد بسیار محکمی ارائه میدهد که این کهکشانها در نتیجه فرایندی کاملاً متفاوت و ناشناخته شکل گرفتهاند و فرصت ارزشمندی برای مطالعه ماهیت ماده تاریک فراهم میکنند.»
پژوهشگران برای توضیح این پدیده به سناریویی به نام برخورد گلولهای کهکشانهای کوتوله اشاره میکنند. در این مدل، دو کهکشان کوتوله با سرعت بسیار زیاد به صورت مستقیم با یکدیگر برخورد میکنند. در چنین برخوردی، ستارهها به دلیل فاصله زیاد میان آنها تقریباً بدون برخورد از کنار هم عبور میکنند. ماده تاریک نیز که تنها از طریق نیروی گرانش برهمکنش دارد، رفتار مشابهی نشان میدهد و هالههای ماده تاریک از میان یکدیگر عبور میکنند.
اما گاز میانستارهای چنین رفتاری ندارد. ابرهای گازی دو کهکشان به یکدیگر برخورد میکنند، انرژی خود را از دست میدهند و در محل برخورد باقی میمانند. در نتیجه، ناحیهای شکل میگیرد که مقدار زیادی ماده معمولی اما مقدار بسیار کمی ماده تاریک دارد. شبیهسازیهای رایانهای پژوهشگران نشان میدهد که این گاز متراکم میتواند به مرور زمان ستارههای جدیدی تولید کند و در نهایت کهکشانهای کوچکی را به وجود آورد که تقریباً فاقد ماده تاریک هستند. به اعتقاد دانشمندان، DF2، DF4 و DF9 احتمالا به همین شیوه شکل گرفتهاند.
کشف سومین کهکشان بدون ماده تاریک، اهمیت زیادی برای اخترفیزیک دارد، چرا که میتواند میان دو دیدگاه اصلی درباره ماهیت گرانش و ماده تاریک تمایز ایجاد کند. برخی نظریههای جایگزین گرانش تلاش میکنند بدون نیاز به ماده تاریک، رفتار کهکشانها را توضیح دهند؛ اما وجود کهکشانهایی که عمداً از ماده تاریک جدا شدهاند، با پیشبینیهای این نظریهها سازگار نیست. پیتر ون دوکوم در پایان بیان کرد: «این یافته شواهد قانعکنندهای ارائه میدهد که ماده تاریک یک ماده واقعی با رفتار فیزیکی مشخص است و صرفاً نتیجه نقص در نظریههای گرانش نیست. اکنون بررسی سایر اعضای این رشته کهکشانی میتواند سرنخهای بیشتری درباره ماهیت این ماده اسرارآمیز و نقش آن در تکامل جهان در اختیار دانشمندان قرار دهد.»
