یکی از مهمترین پرسش‌هایی که در اخترفیزیک و کیهانشناسی تاکنون بی‌پاسخ مانده، مسئله‌ی کهکشان‌های اقماری گمشده است. کهکشان‌های اقماری، کهکشان‌هایی هستند که پیرامون یک کهکشان بزرگتر و یا پرجرمتر بر اثر کشش گرانشی می‌چرخند. این کهکشان‌های کوتوله، کلید جستجوی ماده‌ی تاریک هستند. با مطالعه‌ی حرکت این اجرام، می‌توان بر روی مقدار جرمی ماده‌ی تاریک کهکشان مرکزی قید گذاشت. همچنین کهکشان‌های کوتوله‌ی اقماری، ابزاری مناسب برای آزمایش تئوری‌های کیهانشناسی در مقیاس‌های کوچک هستند. برای نمونه می‌توان به مقایسه‌ی فراوانی کهکشان‌های اقماری کشف شده توسط داده‌های رصدی و تعداد پیش‌بینی شده توسط مدل کیهانشانی استاندارد اشاره کرد. آنچه که اکنون به نام مسئله‌ی کهکشان‌های اقماری گمشده معروف شده است، در حقیقت، اختلاف زیاد بین تعداد کهکشان‌های اقماری رصد شده در گروه محلی (شامل کهکشان راه شیری و کهکشان آندرومدا) و فراوانی پیش‌بینی‌شده بر اساس مدل کیهانشناسی استاندارد است. بر اساس مدل کیهانشناسی، صدها کهکشان اقماری کوچک، پیرامون کهکشان‌های مرکزی گروه محلی یعنی راه شیری و آندرومدا (M31) پیش‌بینی شده‌اند که در مقایسه با آنچه تا کنون از طریق تجربی و رصد کشف شده است (نزدیک به ۴۰ کهکشان اقماری)، اختلاف بسیار زیادی وجود دارد.
هرچند که در طی سالهای اخیر، تعداد کهکشان‌های اقماری کشف شده در گروه محلی افزایش چشمگیری داشته، با این حال اختلاف بین داده‌های رصدی و پیش‌بینی تئوری بسیار چشمگیر است. یکی از دلایل احتمالی (از دیدگاه رصدی)، نور بسیار ضعیف و درخشش سطحی بسیار کم این اجرام است. این ویژگی کهکشان‌های اقماری به همراه پیچیدگی و مشکلات تکنیکی-رصدی، مشاهده و کشف این اجرام را به خصوص در فواصل دورتر بسیار پرهزینه و زمان‌بر کرده است.
اخیرا گروهی از دانشمندان با استفاده از ترکیب تکنولوژی‌های پیشرفته در رصد و به کارگیری روش‌های پردازش تصویر پیچیده توانسته‌اند حساسیت و دقت تصاویر رصدی را تا حد بسیار زیادی بالا ببرند تا اجرام یا ویژگی‌های اجرامی با حد درخشش سطحی بسیار کم (در حدود ۳۰ قدر بر مربع ثانیه‌ی قوسی) قابل آشکار شدن باشند.
نتایج به دست آمده از تحقیقات این گروه بر روی رصد بسیار عمیق از کهکشان M101، از احتمال کشف هفت کهکشان اقماری با درخشش سطحی بسیار پایین در پیرامون کهکشان مرکزی خبر می‌دهند. کهکشان M101 یا کهکشان فرفره، کهکشانی مارپیچی است و در فاصله ۷ مگا پارسکی از کهکشان راه‌شیری قرار دارد. این هفت کهکشان کوتوله، احتمالا به دلیل سطح درخشندگی بسیار پایین و اندازه ظاهری بزرگ، تاکنون در جستجوهای استاندارد کهکشانی عمیق کشف نشده بودند. بر اساس این تحقیق جدید، ویژگی‌های این کهکشان‌های کشف شده، شبیه به کهکشان‌های اقماری گروه محلی است. یکی از کهکشان‌های اقماری M101، به نام NGC 5477، در تصویر بالای این مقاله نشان داده شده است.
شکل ۱: کهکشان M101 در مرکز و موقعیت هفت کهکشان کشف شده با درخشش سطحی بسیار کم (بزرگ شده در تصاویر جدا شده از زمینه). در این تصویر شمال در سمت بالا و شرق در سمت چپ تصویر است. همچنین پنج کهکشان اقماری دیگر این کهکشان، NGC 5474، NGC 5477، UGC 8837، UGC 8882، و همچنین کهکشان پس زمینه NGC 5485 نیز در این تصویر دیده می‌شود.
یکی دیگر از نکات جالب در مورد این کهکشان‌ها (در صورت تعلق آنها به کهکشان M101)، توزیع آنها پیرامون کهکشان مرکزی است. همان‌طور که در شکل ۱ مشاهده می‌کنید، این اجرام در سمت شرقی M101 گسترده شده‌اند، که به نوبه‌ی خود می‌تواند نشانی از درون-افت یک گروه کم جرم به سمت کهکشان مرکزی باشد. با این حال قابل ذکر است که تعیین فاصله‌ی دقیق این کهکشان‌های کشف شده (به دلیل درخشندگی سطحی به شدت کم این اجرام) بسیار سخت است. بنابراین نتیجه‌گیری و تفسیر نهایی از کشف این اجرام، آسان نخواهد بود، چرا که نمی‌توان تعلق این اجرام به کهکشان راه شیری و یا کهکشان NGC 5485 را نیز غیرمحتمل شمرد. بنابراین توصیف دقیق ویژگی‌های این کهکشان‌ها درگرو تعیین دقیق فواصل آنهاست.
کشف کهکشان‌های کوتوله با درخشندگی سطحی بسیار پایین در اطراف کهکشان‌هایی غیر از کهکشان‌های گروه محلی، نه تنها می‌تواند کمکی در حل مسئله‌ی کهکشان‌های اقماری گمشده باشد، بلکه راهگشای اندازه‌گیری هاله‌ی ماده تاریک در دیگر کهکشان‌ها نیز خواهد بود.
عنوان اصلی مقاله:
The discovery of seven extremely low surface brightness galaxies in the field of the nearby spiral galaxy M101
نویسندگان:
Allison Merritt, Pieter van Dokkum, Roberto Abraham
این مقاله قرار است در نشریه‌ی ApJ Letters به چاپ برسد.
لینک مقاله اصلی: http://arxiv.org/abs/1406.2315
گردآوری: معین مصلح
مقاله ی خیلی خوب و عالی بود. کوتاه وجامع
با تشکر از آقای مصلح