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 المجرة المسجلة حتى الآن وأكثرها انتشارًا. ونشرت الدراسة في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكيةواستخدمت البيانات المأخوذة باستخدام 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 باحثي المجموعة البالغة من العمر 5 سنوات ويرجع ذلك إلى مظهر الجسم المنتشر. سطوع سطحه ضعيف جدًا لدرجة أنه لم يلاحظه أحد خلال المسوحات المختلفة السابقة لهذا الجزء من السماء، كما لو كان نوعًا من الشبح. في الواقع، نجومها متناثرة في حجم كبير لدرجة أن “Nube” (تعني “سحابة” بالإسبانية) كان غير قابل للاكتشاف تقريبًا.

وتتمتع هذه المجرة المكتشفة حديثا بمجموعة من الخصائص المحددة التي تميزها عن الأجسام المعروفة سابقا. ويقدر فريق البحث أن نوبي هي مجرة ​​قزمة أضعف بعشر مرات من الأجسام الأخرى من نوعها، ولكنها أيضًا أكبر بعشر مرات من الأجسام الأخرى التي تحتوي على عدد مماثل من النجوم. ولتوضيح ما يعنيه هذا لأي شخص يعرف القليل عن علم الفلك، يبلغ حجم هذه المجرة ثلث حجم الأرض. درب التبانةلكن كتلتها 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 للمقال، يقوم بتحليل صور SDSS (مسح سلون الرقمي للسماء)، وهو شريط محدد من السماء، كجزء من مشروع Legado del IAC Stripe 82. وفي إحدى مراجعات البيانات، لاحظوا نقطة باهتة تبدو مثيرة للاهتمام بدرجة كافية لبدء مشروع بحثي.

وكانت الخطوة التالية هي استخدام صور متعددة الألوان وعميقة جدًا من Gran Telescopio Canarias (GTC)، للتأكد من أن هذه المنطقة من المسح لم تكن خطأ من نوع ما، ولكنها كانت كائنًا منتشرًا للغاية. بسبب ضعفه، من الصعب تحديد المسافة الدقيقة لـ Nube. من خلال ملاحظة تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب جرين بانك (GBT)، في الولايات المتحدة، قدر الباحثون مسافة نوبي بنحو 300 مليون سنة ضوئية، على الرغم من الملاحظات المستقبلية باستخدام التلسكوب الراديوي ذو المصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) وتلسكوب ويليام هيرشل البصري. (WHT) في مرصد Roque de los Muchachos في لا بالما، من المفترض أن يساعدهم على إثبات ما إذا كانت هذه المسافة صحيحة. يقول إجناسيو تروخيو: “إذا تبين أن المجرة أقرب، فإنها ستبقى جسمًا غريبًا للغاية وستشكل تحديات كبيرة للفيزياء الفلكية”.

تحدي آخر لنموذج المادة المظلمة الحالي؟

القاعدة العامة هي أن المجرات لديها كثافة أكبر بكثير من النجوم في مناطقها الداخلية، وأن هذه الكثافة تتناقص بسرعة كلما ابتعد المرء عن المركز. ومع ذلك، يقول مونتيس أنه في نوبي، “تختلف كثافة النجوم قليلاً جدًا في جميع أنحاء الجسم، وهذا هو السبب في أنها ضعيفة جدًا، ولم نتمكن من مراقبتها جيدًا حتى حصلنا على صور عميقة للغاية لـ GTC. »

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

نوبي يترك علماء الفلك في حيرة من أمرهم. من النظرة الاولىويوضح الفريق أنه لا يوجد تفاعل ولا أي مؤشر آخر على خصائصه الغريبة. عمليات المحاكاة الكونية غير قادرة على إعادة إنتاج خصائصه “المتطرفة”، حتى بناءً على سيناريوهات مختلفة. يقول مونتيس: “لقد تركنا دون تفسير قابل للتطبيق ضمن النموذج الكوني المقبول حاليًا للمادة المظلمة الباردة”.

يمكن لنموذج المادة المظلمة الباردة إعادة إنتاج الهياكل واسعة النطاق للكون، ولكن هناك سيناريوهات صغيرة الحجم، مثل حالة نوبي، والتي لا يمكنه تقديم إجابة جيدة لها. لقد أظهرنا كيف أن النماذج النظرية المختلفة لا يمكنها إنتاجها، مما يجعلها واحدة من أكثر الحالات تطرفًا المعروفة حتى الآن. يعلق مونتيس قائلاً: “من الممكن أن نجد مع هذه المجرة والمجرات المشابهة لها، أدلة إضافية من شأنها أن تفتح نافذة جديدة لفهم الكون”.

يشرح إجناسيو تروجيلو: “هناك احتمال مثير للاهتمام وهو أن الخصائص غير العادية لـ Nube توضح لنا أن الجسيمات التي تشكل المادة المظلمة لها كتلة صغيرة للغاية”. إذا كان الأمر كذلك، فإن الخصائص غير العادية لهذه المجرة ستشكل دليلا على خصائص فيزياء الكم، ولكن على نطاق المجرة. ويختتم قائلاً: “إذا تم تأكيد هذه الفرضية، فستكون واحدة من أجمل مظاهرات 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 سبيكينز، 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