شکل پیچ‌وتاب‌خورده کهکشان راه شیری به دلیل اثر ماده تاریک است

به گزارش دیتاسنتر من و به نقل از ایندیپندنت، تصور رایجی که از کهکشان ما وجود دارد، شبیه یک صفحه تخت گرامافون است، اما واقعیت این است که کهکشان راه شیری در لبه‌های خود ساختاری شبیه حلقه بیرونی یک فریزبی دارد. هنگامی که دانشمندان به‌طور دقیق به بررسی شکل کهکشان راه شیری پرداختند، دریافتند که قرص کهکشان مارپیچی ما پیچ‌وتاب دارد، به این معنی که شکل کلی آن به شکل فریزبی نزدیک‌تر است تا تصوری که هم‌اکنون از آن در ذهن داشتیم.

این‌که چه عاملی ممکن است پشت این شکل کهکشان راه شیری باشد، تابه‌حال به شکل یک راز مبهم باقی مانده بود، اما اینک ستاره‌شناسان مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین (سی‌اف‌اِی) محاسباتی را انجام داده‌اند که نشان می‌دهد هاله ماده تاریکی که راه شیری را در برگرفته، ممکن است سبب ایجاد لبه‌های انتهایی و به‌عبارتی شکل تاب‌دار کهکشان ما شده باشد.

این کشف نه‌تنها ممکن است به ما در شناخت بهتر تکامل کهکشان راه شیری کمک کند، بلکه می‌تواند اطلاعات بیشتری در مورد ماهیت ماده تاریک و چگونگی اثر آن در شکل‌گیری کهکشان‌ها در اختیارمان بگذارد. توضیح سرشت ماده تاریک برای دانشمندان موضوعی بسیار بحث‌برانگیز است. چراکه ماده تاریک با نور برهمکنشی ندارد و ازاین‌رو به معنی واقعی کلمه نامرئی است و درواقع از همان اتم‌هایی که ماده معمولی را تشکیل می‌دهد ساخته نشده است.

با این حال، دانشمندان می‌گویند که این ماده اسرارآمیز چیزی حدود ۸۵ درصد از محتوای ماده گیتی را تشکیل می‌دهد، به این معنی که «مواد» موجود در گیتی، شامل ستارگان، سیارات، ابرها و غبارهای کیهانی و حتی ذرات بدن خود ما و همه چیزهایی که به‌طور روزمره پیرامون خود می‌بینیم، تنها حدود ۱۵ درصد از ماده کل عالم را تشکیل می‌دهند.

تنها راهی که دانشمندان توانسته‌اند به کمک آن وجود ماده تاریک را استنباط کنند، اثرات گرانشی آن است. این تاثیر درواقع در عمل به سود ما است و خبر خوبی محسوب می‌شود، زیرا کهکشان‌ها به‌قدری سریع می‌چرخند که در برخی موارد، اثر گرانشی ماده معمولی برای جلوگیری از پراکنده شدن آن‌ها کافی نیست. ماده تاریک، به‌نوعی یک چسب گرانشی است که اجزای کهکشان را در کنار هم نگه می‌دارد.

از این‌رو، دانشمندان می‌گویند که اغلب کهکشان‌ها در هاله‌ای از ماده تاریک پیچیده شده‌اند. در‌خصوص کهکشان راه شیری، تصور می‌شود که این هاله ماده تاریک، از کنار هاله ستارگانی که قرص اصلی و هسته کهکشانی مرکزی کهکشان را احاطه کرده‌اند، امتداد یافته است.

سال گذشته، همین تیم پژوهشی از دانشگاه هاروارد توانست شکل هاله ستاره‌ای کهکشان راه شیری را محاسبه کند. به‌عبارت‌دیگر، شکلی بیضوی یا شبیه به توپ فوتبال و با زاویه نسبت به قرص اصلی کهکشان که با استفاده از مدل‌سازی‌های رایانه‌ای به‌دست‌آمده بود.

دانشمندان در آن زمان اعلام کردند که شکل هاله ماده تاریک، شبیه هاله ستاره‌ای (با شیبی مشابه) اما بسیار گسترده‌تر است. این تیم تحقیقاتی اکنون بر اساس این محاسبات، با استفاده از مدل‌های رایانه‌ای دریافته که این هاله ماده تاریک بر شکل کهکشان راه شیری تاثیر گذاشته و لبه‌های آن را شبیه به لبه‌های یک فریزبی کرده است.

یافته‌های این تیم پژوهشی همچنین این احتمال را تقویت می‌کند که کهکشان راه شیری درنتیجه برخورد با کهکشان‌های دیگر رشد کرده است. به گفته دانشمندان، اگر کهکشان راه شیری به‌خودی‌خود تکامل پیدا کرده بود، این هاله زیبا و کروی می‌شد و صفحه کهکشان راه شیری نیز در این صورت تخت بود.

بنابراین، این واقعیت که هاله کهکشان راه شیری مورب و کج است، نشان می‌دهد که کهکشان ما در گذشته یک رویداد برخورد یا به‌اصطلاح ادغام را تجربه کرده و با کهکشان دیگری برخورد کرده است.

به همین دلیل، محاسبه شکل قرص ماده تاریک در اطراف کهکشان راه شیری می‌تواند اطلاعات بسیاری درباره گذشته تکاملی کهکشان ما را برایمان آشکار کند. این محاسبات همچنین می‌توانند با آشکار کردن برخی از ویژگی‌های ذرات تشکیل‌دهنده ماده تاریک، ماهیت آن را نیز روشن کنند.

گفتنی است که هیچ تلسکوپ یا فضاپیمایی تاکنون کهکشان راه شیری را «مشاهده» نکرده است و تصور و برداشت ما از کهکشان خودمان بر مبنای محاسبات ریاضی و همچنین مشاهده کهکشان‌های دیگر بوده است. این پژوهش، ماه گذشته در مجله «نیچر آسترونومی» منتشر شده است.