مجرة غير مرئية تقريبًا تتحدى نموذج المادة المظلمة

اكتشفت مجموعة من علماء الفيزياء الفلكية بقيادة ميريا مونتيس، الباحثة في معهد الفيزياء الفلكية في جزر الكناري (IAC)، أكبر المجرات المسجلة حتى الآن وأكثرها انتشارًا. وقد نشرت الدراسة في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكيةواستخدمت البيانات المأخوذة بواسطة Gran Telescopio Canarias (GTC) والتلسكوب الراديوي Green Bank (GBT).

Nube هي مجرة ​​قزمة غير مرئية تقريبًا اكتشفها فريق بحث دولي بقيادة معهد الفيزياء الفلكية في جزر الكناري (IAC) بالتعاون مع جامعة لا لاغونا (ULL) ومؤسسات أخرى.

تم اقتراح الاسم من قبل ابنة أحد الباحثين في المجموعة البالغة من العمر 5 سنوات، ويرجع ذلك إلى المظهر المنتشر للجسم. سطوع سطحه خافت جدًا لدرجة أنه مر دون أن يلاحظه أحد في المسوحات المختلفة السابقة لهذا الجزء من السماء، كما لو كان شبحًا ما. وذلك لأن نجومها منتشرة في حجم كبير لدرجة أن “Nube” (الكلمة الإسبانية تعني “سحابة”) كانت غير قابلة للاكتشاف تقريبًا.

تتمتع هذه المجرة المكتشفة حديثًا بمجموعة من الخصائص المحددة التي تميزها عن الأجسام المعروفة سابقًا. ويقدر فريق البحث أن نوبي هي مجرة ​​قزمة أضعف بعشر مرات من غيرها من نوعها، ولكنها أيضًا أكثر اتساعًا بعشر مرات من الأجسام الأخرى التي تحتوي على عدد مماثل من النجوم. ولإظهار ما يعنيه هذا لأي شخص يعرف القليل من علم الفلك، يبلغ حجم هذه المجرة ثلث حجم المجرة درب التبانةولكن كتلته تشبه كتلة سحابة ماجلان الصغيرة.

صورة لمجرة النوبة من خلال التلسكوبات المختلفة. الائتمان: SDSS/GTC/IAC

تشرح ميريا مونتيس، المؤلفة الأولى للمقالة، والباحثة في IAC وULL: “بمعرفتنا الحالية، لا نفهم كيف يمكن أن توجد مجرة ​​بهذه الخصائص المتطرفة”.

لعدة سنوات، كان إجناسيو تروخيو، المؤلف الثاني للمقالة، يقوم بالتحليل، بناءً على صور SDSS (مسح سلون الرقمي للسماء)، شريط محدد من السماء، في إطار مشروع Legado del IAC Stripe 82. وفي إحدى مراجعات البيانات، لاحظوا رقعة باهتة تبدو مثيرة للاهتمام بدرجة كافية لإعداد مشروع بحثي.

وكانت الخطوة التالية هي استخدام صور متعددة الألوان وعميقة جدًا من Gran Telescopio Canarias (GTC)، للتأكد من أن هذا التصحيح في المسح لم يكن نوعًا من الخطأ، ولكنه كائن منتشر للغاية. بسبب ضعفه، من الصعب تحديد المسافة الدقيقة لنوبي. باستخدام ملاحظة تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب جرين بانك (GBT)، في الولايات المتحدة، قدر الباحثون أن مسافة نوبي تبلغ 300 مليون سنة ضوئية، على الرغم من الملاحظات القادمة باستخدام التلسكوب الراديوي ذو المصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) وتلسكوب ويليام هيرشل البصري. (WHT) في مرصد Roque de los Muchachos، لا بالما، من المفترض أن يساعدهم على إظهار ما إذا كانت هذه المسافة صحيحة. “إذا تبين أن المجرة أقرب، فستظل جسمًا غريبًا للغاية، وستطرح تحديات كبيرة للفيزياء الفلكية” يعلق إجناسيو تروخيو.

هل هناك تحدٍ آخر لنموذج المادة المظلمة الحالي؟

القاعدة العامة هي أن المجرات لديها كثافة أكبر بكثير من النجوم في مناطقها الداخلية، وأن هذه الكثافة تنخفض بسرعة مع زيادة المسافة من المركز. ومع ذلك، يقول مونتيس أنه في نوبي، “تختلف كثافة النجوم قليلاً جدًا في جميع أنحاء الجسم، وهذا هو السبب في أنه خافت جدًا، ولم نتمكن من مراقبته جيدًا حتى حصلنا على الصور العميقة للغاية من GTC. “

مجرة النوبة. الشكل عبارة عن تركيبة من صورة ملونة وصورة بالأبيض والأسود، لاختيار الخلفية. الائتمان: جي تي سي / ميريا مونتيس

نوبي حير علماء الفلك. للوهلة الأولىويوضح الفريق أنه لا يوجد أي تفاعل أو مؤشر آخر على خصائصه الغريبة. عمليات المحاكاة الكونية غير قادرة على إعادة إنتاج خصائصه “المتطرفة”، حتى على أساس سيناريوهات مختلفة. “لقد تركنا دون تفسير قابل للتطبيق ضمن النموذج الكوني المقبول حاليًا، وهو نموذج المادة المظلمة الباردة” يشرح مونتيس.

يمكن لنموذج المادة المظلمة الباردة إعادة إنتاج الهياكل واسعة النطاق في الكون، ولكن هناك سيناريوهات صغيرة الحجم، مثل حالة نوبي، والتي لا يمكنه تقديم إجابة جيدة لها. وقد بينا كيف أن النماذج النظرية المختلفة لا تستطيع إنتاجها، مما يجعلها من أكثر الحالات تطرفا المعروفة حتى الآن. “من الممكن أنه مع هذه المجرة، والمجرات المماثلة التي قد نجدها، يمكننا العثور على أدلة إضافية من شأنها أن تفتح نافذة جديدة على فهم الكون” يعلق مونتيس.

يقول إغناسيو تروجيلو: “أحد الاحتمالات الجذابة هو أن الخصائص غير العادية لـ Nube تظهر لنا أن الجسيمات التي تشكل المادة المظلمة لها كتلة صغيرة للغاية”. إذا كان الأمر كذلك، فإن الخصائص غير العادية لهذه المجرة ستكون بمثابة دليل على خصائص فيزياء الكم، ولكن على نطاق المجرة. ويختتم قائلاً: “إذا تم تأكيد هذه الفرضية، فإنها ستكون واحدة من أجمل مظاهر الطبيعة، وتوحد عالم الأصغر مع عالم الأكبر”.

المرجع: “مجرة مظلمة تقريبًا بكتلة سحابة ماجلان الصغيرة” بقلم ميريا مونتيس، إجناسيو تروجيلو، أنانثان كاروناكاران، راؤول إنفانتي ساينز، كريستين سبيكنز، جوليا جوليني، مايكل بيسلي، ماريا سيبريان، نوشكيا تشامبا، ماورو دونوفريو ، لي كلفن وخافيير رومان، 9 يناير 2024، علم الفلك والفيزياء الفلكية.
دوى: 10.1051/0004-6361/202347667