کهکشان راه شیری واقعاً یک کهکشان غیر عادی است

ستاره شناسان اغلب از کهکشان راه شیری به عنوان معیاری برای مطالعه چگونگی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها استفاده می‌کنند. از آنجایی که ما داخل آن هستیم، اخترشناسان می‌توانند با تلسکوپ‌های پیشرفته آن را با جزئیات مطالعه کنند.

اخترشناسان و اخترفیزیکدانان با بررسی آن در طول موج‌های مختلف می‌توانند جمعیت ستاره‌ای، پویایی گازها و سایر ویژگی‌های آن را با جزئیات بسیار بیشتر از کهکشان‌های دور درک کنند.

با این حال، تحقیقات جدیدی که ۱۰۱ نفر از خویشاوندان کهکشان راه شیری را مورد بررسی قرار می‌دهد، تفاوت آن را با آنها نشان می‌دهد.

یکی از راه‌های قدرتمند برای درک مسائل، مقایسه آنها با دیگران در کلاس خودشان است. پژوهش‌ها ابزار موثری برای مقایسه چیزها هستند و مطالعات نجومی حجم عظیمی از داده‌های اساسی را در این تلاش‌ها به همراه داشته است.

همه این مطالعات بر اساس ۱۰۱ کهکشان مشابه با کهکشان راه شیری انجام شده است و هر مطالعه به جنبه متفاوتی از مقایسه آن کهکشان‌ها با کهکشان ما می‌پردازد.

تحقیقات نشان می‌دهد که کهکشان‌ها درون هاله‌های غول‌پیکری از ماده تاریک (ماده‌ گریزانی که با نور تعامل ندارد) تشکیل می‌شوند. ۸۵ درصد از ماده جهان را ماده تاریک مرموز تشکیل می‌دهد، در حالی که تنها ۱۵ درصد آن را ماده معمولی یا باریونی تشکیل می‌دهد و همه سیارات، ستاره‌ها و کهکشان‌ها را تشکیل می‌دهد.

اگرچه ما نمی‌توانیم این هاله‌های عظیم را ببینیم، اما ستاره‌شناسان می‌توانند اثرات آنها را مشاهده کنند. گرانش آنها را به هم نزدیک می‌کند تا کهکشان‌ها و ستاره‌ها را ایجاد کند.

هدف این مطالعه موسوم به SAGA درک نحوه عملکرد هاله‌های ماده تاریک است و این کهکشان‌های ماهواره‌ایِ کم‌جرم را در اطراف کهکشان‌هایی مشابه با کهکشان راه شیری از نظر جرم بررسی می‌کند.

این کهکشان‌های ماهواره‌ای می‌توانند به داخل هاله‌های ماده تاریک کهکشان‌های بزرگتر کشیده شوند. این مطالعه چند صد مورد از این کهکشان‌های ماهواره‌ای را پیدا کرده است که به دور ۱۰۱ کهکشان با جرم راه شیری می‌چرخند.

ریسا وکسلر(Risa Wechsler) استاد علوم انسانی و استاد فیزیک و سرپرست این مطالعه می‌گوید: کهکشان راه شیری یک آزمایشگاه فیزیک باورنکردنی از جمله برای فیزیک تشکیل کهکشان‌ها و فیزیک ماده تاریک بوده است، اما کهکشان راه شیری تنها یک منظومه است و ممکن است نمونه‌ای از نحوه شکل‌گیری کهکشان‌های دیگر نباشد. به همین دلیل یافتن کهکشان‌های مشابه و مقایسه آنها بسیار مهم است.

مقایسه بین کهکشان راه شیری و ۱۰۱ نمونه مشابه دیگر، تفاوت‌های قابل توجهی را نشان داد.

وکسلر که همچنین استاد فیزیک ذرات و اخترفیزیک در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC است، می‌گوید: نتایج ما نشان می‌دهد که ما نمی‌توانیم مدل‌های تشکیل کهکشان‌ها را فقط به کهکشان راه شیری محدود کنیم. ما باید به توزیع کامل کهکشان‌های مشابه در سراسر جهان نگاه کنیم.

سومین انتشار داده‌های مطالعه SAGA شامل ۳۷۸ کهکشان ماهواره‌ای است که در ۱۰۱ کهکشان مشابه راه شیری یافت شده‌اند.

فقط یک جست و جوی پر زحمت توانست آنها را کشف کند. چهار مورد از آنها متعلق به کهکشان راه شیری هستند، از جمله ابرهای معروف بزرگ و کوچک ماژلانی.

وکسلر می‌گوید: دلیلی وجود دارد که هیچ کس قبلاً این کار را انجام نداده است. این یک پروژه واقعا جاه‌طلبانه و نیازمند همت بلند است. ما مجبور شدیم از تکنیک‌های هوشمندانه‌ای برای مرتب‌سازی آن ۳۷۸ کهکشان در حال گردش از هزاران جرم موجود در پس‌زمینه استفاده کنیم. این کار واقعا مانند یافتن سوزن در انبار کاه است.

محققان دریافتند که تعداد کهکشان‌های ماهواره‌ای در هر کهکشان از صفر تا ۱۳ متغیر است. جرم پرجرم‌ترین کهکشان ماهواره‌ای یک پیش‌بینی کننده قوی برای فراوانی آنهاست.

در این مقاله آمده است: یک سوم منظومه‌های SAGA حاوی کهکشان‌های ماهواره‌ای با جرم ابر ماژلانی کوچک هستند و بیشتر از راه شیری کهکشان‌ ماهواره‌ای دارند. کهکشان راه شیری از این نظر دچار فقدان است که یکی از دلایل غیر معمول بودن آن است.

مطالعه دوم بر تشکیل ستارگان در این کهکشان‌های ماهواره‌ای متمرکز است. نرخ تشکیل ستاره(SFR) یک معیار مهم در درک تکامل کهکشان‌هاست.

تحقیقات نشان می‌دهد که شکل‌گیری ستاره هنوز در کهکشان‌های ماهواره‌ای فعال است، اما هر چه آنها به میزبان نزدیک‌تر باشند، نرخ تشکیل ستاره آنها کندتر می‌شود. محققان می‌گویند ممکن است کشش بیشتر توسط هاله ماده تاریک نزدیک به کهکشان، تشکیل ستارگان را کند و خاموش کند.

محققان می‌گویند نتایج ما نشان می‌دهد که کهکشان‌های ماهواره‌ای کم‌جرم و کهکشان‌های ماهواره‌ای واقع در فاصله ۱۰۰ کیلو پارسک در محیطی شبیه به کهکشان راه شیری بیشتر خاموش می‌شوند و فرآیندها در آنها به اندازه کافی آهسته عمل می‌کند تا جمعیتی از کهکشان‌های ماهواره‌ای ستاره‌ساز را در تمام جرم‌های ستاره‌ای و شعاع‌های پیش‌بینی‌شده حفظ کند.

با این حال، در کهکشان‌های ماهواره‌ایِ کهکشان راه شیری، تنها ابرهای ماژلانی هنوز ستاره تشکیل می‌دهند و فاصله شعاعی در آن نقش دارد.

وکسلر می‌گوید: اکنون ما با یک معما مواجهیم. اینکه چه چیزی در کهکشان راه شیری باعث شد که این کهکشان‌های ماهواره‌ای کوچک و کم‌جرم، ستاره‌زایی خود را از دست بدهند؟ شاید بر خلاف یک کهکشان میزبان معمولی، کهکشان راه شیری ترکیبی منحصر به فرد از کهکشان‌های ماهواره‌ای قدیمی‌تری دارد که شکل‌گیری ستاره‌ها را متوقف کرده‌اند و کهکشان‌های ماهواره‌ای فعال جدیدتر مانند ابرهای ماژلانی کوچک و بزرگ، اخیراً در هاله ماده تاریک کهکشان راه شیری افتاده‌اند.

این یکی دیگر از دلایل غیر معمول بودن کهکشان ماست.

در مورد هاله‌های ماده تاریک کوچکتر در اطراف کهکشان‌های ماهواره‌ای چطور؟ آنها چه نقشی دارند؟

وکسلر می‌گوید: برای من، مرز این است که بفهمم ماده تاریک در مقیاس‌های کوچکتر از کهکشان راه شیری، مانند هاله‌های ماده تاریک کوچکتر که این کهکشان‌های ماهواره‌ای کوچک را احاطه کرده‌اند، چه می‌کند.

این بررسی‌ها می‌توانند به سؤالاتی درباره نقش بازخورد داخلی در کهکشان‌های ماهواره‌ای کم‌جرم، افزایش جرم و گاز و تأثیر ماده تاریک بر آنها و همچنین فرآیندهای گازی خاص آنها پاسخ دهند.

وکسلر در پایان می‌گوید: SAGA معیاری برای پیشبرد درک ما از جهان از طریق مطالعه دقیق کهکشان‌های ماهواره‌ای در منظومه‌های فراتر از کهکشان راه شیری فراهم می‌کند. اگرچه ما هدف اولیه خود را برای نقشه‌برداری از کهکشان‌های ماهواره‌ای درخشان در ۱۰۱ کهکشان میزبان به پایان رساندیم، اما هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد.