کشف کهکشانی بسیار کم‌نور در مساحی اقمار ماژلانی

0 0 0 0

توسط آزاده کیوانی , 12 سپتامبر 2016

پژوهشگران در این مقاله، کشف یک منظومه‌‌ی ستاره‌ای بسیار کم‌نور در داده‌های «دوربین ماده‌ی تاریک^(۱)» از اولین مشاهدات «مساحی اقمار ماژلانی^(۲)» را گزارش می‌دهند. این کهکشان که MagLiteS I یا Pictor II نامیده می‌شود^(۳)، شامل ستاره‌های پیر کم‌فلز است که در فاصله‌ی ۴۵ کیلوپارسک از خورشید قرار دارد. اندازه‌ی این کهکشان، که حدود ۴۶ پارسک است، به همراه درخشندگی کم آن (قدر ۳.۲-) با ویژگی‌های کهکشان‌های بسیار کم‌نور مطابقت دارد. فاصله‌ی این کهکشان تا ابر ماژلانی بزرگ تنها برابر با ۱۱.۳ کیلوپارسک است. مقایسه‌‌ی این فاصله با نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان‌ می‌دهد که این کهکشان به احتمال زیاد به همراه ابر ماژلانی بزرگ به وجود آمده و با آن حرکت می‌کند. فاصله‌ی کم آن هم‌چنین نشان‌دهنده‌ی این است که به احتمال زیاد کهکشان Pictor II از لحاظ گرانشی به ابر ماژلانی بزرگ وابسته است.

شکل ۱. تصویر عمودی از نیم‌کره‌ی جنوبی آسمان که چگالی HI سیستم ماژلانی را با رنگ خاکستری نشان می‌دهد. ردپای «مساحی انرژی تاریک» با رنگ سیاه، MagLiteS با سبز بر روی آن تصویر شده است. دایره‌های آبی‌رنگ محدوده‌ی تصویربرداری «دوربین انرژی تاریک» را نشان می‌دهد. مکان کهکشان مورد بررسی با ستاره‌ی طلایی نشان داده شده است. باقی کاندیدها و کهکشان‌های تایید‌شده‌ی اقماری راه شیری با مثلث‌ها نشان داده شده‌اند.

مدل استاندارد کیهان‌شناسی پیش‌بینی می‌کند که شکل‌گیری ساختارهای کهکشان‌ها در محدوده‌ی وسیعی از جرم کهکشانی (از خوشه‌های کهکشانی تا کهکشان‌های کوچک بسیار کم‌نور) رخ می‌دهد. گروه محلی محیط مناسبی برای بررسی سلسله‌مراتبی^(۴) شکل‌گیری ساختار در مقیاس‌های کوچک است. مدت‌های زیادی است که فیزیکدانان نظری بر این باورند که برخی از اقمار کوچک‌تر کهکشان راه شیری هم‌زمان با ابرهای ماژلانی به وجود آمده‌اند. کشف‌های اخیر بیش از ۲۰ کاندید کهکشان‌ بسیار کم‌نور توسط مساحی‌های مختلف، علاقه و انگیزه‌ی جدیدی در شناخت همراهان کهکشانی کم‌نور ابرهای ماژلانی ایجاد کرده است. جالب است که بدانیم ۱۵ کاندید از ۱۷ کاندید مشاهده‌شده در «مساحی انرژی تاریک»، نزدیک ابرهای ماژلانی قرار دارند. این نتایج نمایانگر توزیعی غیریکنواخت (در حد ۳سیگما) است. مدل‌های ساده نشان می‌دهند که کل آسمان ممکن است حدود ۱۰۰ کهکشان بسیار کم‌نور داشته باشد که ۲۰ تا ۳۰ درصد آن‌ها از نظر مکانی به ابرهای ماژلانی مربوطند. شبیه‌سازی‌ها نیز نشان‌ می‌دهند که کهکشان‌های ماهواره‌ای راه شیری تجمع زیادی در نزدیکی ابرهای ماژلانی دارند.

از آن‌جایی که ابرهای ماژلانی به احتمال زیاد هنوز در اولین گذرشان به گرد راه شیری هستند، کهکشان‌های اقماری که با ابرهای ماژلانی آغاز شده‌اند، به احتمال زیاد در محیط متفاوتی از آن‌چه اکنون در آن هستند، شکل گرفته‌اند. مقایسه‌ی این سیستم‌ها با سیستم‌هایی که حول راه شیری یا دور از هر میزبان پرجرمی شکل گرفته‌اند، می‌تواند آزمایش خوبی برای بررسی تاثیرات محیطی بر سن، تاریخچه‌ی شکل‌گیری ستارگان و تحول شیمیایی کوچک‌ترین کهکشان‌ها باشد. وجود و مشخصات اقمار کهکشان‌هایی که خود اقمار راه شیری هستند می‌تواند تست خوبی برای پیش‌بینی‌های ساختاری نظریه‌ی «ماده‌ی تاریک سرد لامبدا^(۵)» باشد.

شکل ۲. قدر مطلق بر حسب متوسط نیم‌شعاع نوری برای کهکشان‌های کوتوله (مثلث‌های قرمز پر)، خوشه‌های کروی (ضربدرهای سیاه)، و سیستم‌های کشف‌شده‌ی اخیر که هنوز نیازمند اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی هستند (مثلث‌های قرمز خالی) را نشان می‌دهد. خط‌چین‌های سیاه کانتورهایی با درخشندگی سطحی ثابت هستند.

در این مقاله، پژوهشگران از داده‌های «مساحی اقمار ماژلانی» استفاده می‌کنند که در واقع با استفاده از «دوربین انرژی تاریک» از سیستم ماژلانی تصویربرداری کرده است. مسیر حرکت این مساحی در شکل ۱ با رنگ سبز نشان داده شده است. ویژگی‌های فیزیکی این قمر همان‌طور که در شکل ۲ مشاهده می‌شود، شبیه به کهکشان‌های بسیار کم‌نور است. درخشندگی کم و اندازه‌ی فیزیکی بزرگ این کهکشان با گونه‌ی کهکشان‌های اقماری راه شیری که ماده‌ی غالبشان ماده‌ی تاریک است، منطبق است. به خصوص ویژگی‌های ساختاری این کهکشان به کهکشان‌های کوتوله‌ای که اخیرا تایید شده‌اند (مانند Reticulum II و Horologium I) شباهت دارد. با وجود این‌که هنوز داده‌های سینماتیک ستاره‌ای برای اندازه‌گیری مقدار ماده‌ی تاریک این کهکشان لازم است، داده‌های نورسنجی پیشنهاد می‌دهند که Pictor II به احتمال زیاد در دسته‌ی کهکشان‌های کوتوله قرار خواهد گرفت. مشاهدات طیف‌سنجی برای یافتن طبیعت فیزیکی این سیستم مورد نیاز است.

نزدیکی این کهکشان به ابر ماژلانی بزرگ (۱۱.۳ کیلوپارسک) حاکی وابستگی این دو سیستم است. مطالعات مختلفی نشان داده‌اند که جمعیت ستاره‌های پیر ابر ماژلانی بزرگ تا شعاع‌های بیشتر از ۱۳ کیلوپارسک نیز رسیده‌اند. اندازه‌گیری‌های سینماتیک نیز پیشنهاد می‌دهند که شعاع جزرومدی ابر ماژلانی بزرگ تا حداقل ۱۶ کیلوپارسک و شاید ۲۲ کیلوپارسک نیز گسترده می‌شود که این اعداد Pictor II را کاملا در محدوده‌ی تحت تاثیر ماژلانی قرار می‌دهد. برخی از شبیه‌سازی‌ها نیز نشان می‌دهند که حدود ۳۰ درصد از کهکشان‌های اقماری راه شیری با ابر ماژلانی بزرگ به وجود آمده‌اند. به نظر می‌آید این اقمار در ۲۰± درجه از صفحه‌ی ماژلانی قرار دارند. با در نظر گرفتن تمام نظریه‌ها و شبیه‌سازی‌های انجام‌شده به نظر می‌رسد که این کهکشان یک کهکشان کوتوله است که به همراه ابرهای ماژلانی به راه شیری نزدیک شده است. اگر وابستگی گرانشی این کهکشان به ابر ماژلانی بزرگ تایید شود، Pictor II بهترین مثال در گروه محلی خواهد بود که می‌تواند مدل کیهانشناسی تشکیل ساختار سلسله‌مراتبی را تایید کند.