حتماً شنیدین که اکثر اخترشناس‌ها فکر می‌کردن ماهواره کم‌نور کهکشون راه شیری به اسم “اورسا میجور ۳” (Ursa Major III) تقریباً کلش از ماده تاریک ساخته شده. اما خب، تحقیقات جدید حسابی این فرضیه رو به هم زده! بیاین با هم یه سفر کوتاه به اعماق این کهکشان بزنیم و ماجرا رو رفیق‌وار مرور کنیم.
ماجرا از اون‌جایی شروع شد که چند تا اخترفیزیک‌دان با سرپرستی پاول کروپا (Pavel Kroupa) اومدن گفتن انگار اورسا میجور ۳ اصلاً یه کهکشان کوچولوی پر از ماده تاریک نیست، بلکه یه خوشه ستارهای متراکم و جمع‌و‌جوره که تو دلش هسته‌ای از سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی قایم شدن!
حالا باید بدونین که خوشه ستارهای یعنی یه مشت ستاره که با نیروی جاذبه دور هم جمع شدن و معمولاً جمع و جورتر و کوچیک‌تر از کهکشان هستن. ماده تاریک هم اون چیزیه که با چشم دیده نمی‌شه اما دانشمندا فکر می‌کنن بیشتر جرم عالم از اون ساخته شده.
تا الان داستان اینجوری بود که چون نسبت جرم به نور (mass-to-light ratio) این ماهواره‌ها به شدت بالاست – یعنی وزنشون نسبت به نوری که تولید می‌کنن چند صد یا حتی هزار برابر بیشتر از خوشه‌های عادیه – همه فکر می‌کردن لابد ماده تاریک این وسط دست داره. اما مشکل اینجا بود که مدل‌ها و نظریه‌های فعلی ماده تاریک هیچ‌وقت نتونستن دقیقاً توضیح بدن چه بلایی سر این مدل کهکشان‌ها اومده.
علی رستمی شیرازی، دانشجوی دکترا از پژوهشگاه علوم پایه ایران و نویسنده اول این پژوهش می‌گه: «هیچکدوم از مدل‌های ماده تاریک یا حتی نظریه‌های جایگزین هنوز نتونستن دلیل این داستان رو کامل توضیح بدن. واسه همین اینجور اجرام فضایی حسابی تو دنیای اخترفیزیک پرحاشیه شدن!»
پس تیم پژوهشی میگن بیا یه بار با شبیه‌سازی کامپیوتری (یعنی ساختن مدل با استفاده از محاسبات پیچیده توسط کامپیوتر) ماجرا رو از اول مرور کنیم. روششون N-body simulation بوده، یعنی دقیق دنبال کردن حرکت هزاران ستاره و تاثیر گرانشی بینشون تو مدت زمان خیلی خیلی زیاد. مثلاً میلیون‌ها سال به صورت فشرده! علاوه بر این، مسیر مداری این شی دور کهکشان راه شیری و ترکیب شیمیایی‌اش رو هم تو مدل‌ها لحاظ کردن.
نتیجه جالب شد: گویا با هر بار دور زدن اورسا میجور ۳ دور راه شیری، نیروی جاذبه کهکشان کم‌کم ستاره‌های خارجی رو از خوشه جدا می‌کنه و فقط سنگین‌ترین و تاریک‌ترین بقایای ستارهای (مثل سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی – ستاره‌های کوچیک سوخته‌ا‌ی که فقط از نوترون ساخته شدن) باقی می‌مونه. این بقایا از دید مخفی‌ان، ولی وزنه اصلی گرانشی رو دارن و باعث می‌شن کل مجموعه خیلی سنگین‌تر به نظر برسه، بدون این که واقعاً ماده تاریک نیاز باشه!
حالا می‌رسیم به اون نکته جذاب: چیزی که تا دیروز بهش می‌گفتن “dwarf galaxy” (کهکشان کوتوله و کم‌نور)، حالا شاید اصلاً یه “خوشه ستارهای تاریک” (dark star cluster) باشه – یعنی خوشه‌ای که هسته اون پر از سیاه‌چاله‌ست و این اتفاق بر اثر کشیده شدن ستاره‌های سبک‌ترش طی میلیاردها سال توسط راه شیری رخ داده. پاول کروپا هم می‌گه: «این خوشه‌های ستارهای تاریک وقتی درست می‌شن که تعاملات گرانشی با کهکشان راه شیری لایه بیرونی ستاره‌های یه خوشه رو تو طول میلیاردها سال بِکَنه.»
اگه این فرضیه تایید بشه، داستان حسابی فرق می‌کنه! یعنی دیگه خیلی از ماهواره‌های کم‌نور راه شیری که فکر می‌کردن کهکشان کوتوله‌ان، در واقع یه خوشه ستارهای زخمی و تیکه‌پاره‌ان که دلشون پر از سیاه‌چاله‌ست، نه ماده تاریک!
جالب‌تر این که با این نگاه جدید، شاید مقدار ماده تاریک توناحیه دور و بر ما کلی کمتر از اون چیزیه که قبلاً فکر می‌کردیم. همین باعث می‌شه دانشمون درباره نحوه تحول خوشه‌های ستارهای زیر نیروی عظیم کهکشونی مثل راه شیری یکم بازتر بشه.
پژوهشگرها همچنین میگن آخرین قدم اینه که با مشاهدات دقیق‌تر، ردپای مستقیم سیاه‌چاله‌ها یا بقایای ستارهای تاریک رو تو اورسا میجور ۳ پیدا کنن. یعنی رسماً ببینیم اون هسته مخفی از چی ساخته شده.
این تحقیق تو مجله The Astrophysical Journal Letters چاپ شده و حالا، راه تازه‌ای از تحقیق تو رازهای کیهانی رو باز کرده. پس دفعه بعدی که راجع به ماده تاریک حرف می‌زنیم، حواسمون باشه شاید این وسط مقصر اصلی نه ماده تاریک، بلکه یه مشت سیاه‌چاله و ستاره مرده باشن که تو دل یه خوشه ستارهای قایم شدن!
منبع: +
