کهشان‌های کوتوله۱ رایج ترین نوع کهکشان‌ها در کیهان هستند و از این روی اهمیت فوق العاده‌ای در جهت فهمِ پیدایش و تحول کهکشان‌ها دارند. در مدل استاندارد کیهان‌شناسی، کهکشان‌ها در یک فرآیند سلسله مراتبی تشکیل می‌شوند، به این معنی که ابتدا ساختارهای کوچک‌مقیاس تشکیل شده و از ترکیب آنها با یکدیگر ساختارهای بزرگتر تشکیل می‌شوند. اما این مدل با چالش‌هایی در پیش‌بینی و توضیح ویژگی‌های کهکشان‌ها در «گروه محلی۲» رو به رو است. تعداد کهکشان‌های اقماری۳ راه شیری (کهکشان‌های کوتوله‌ای که در میدان گرانشی راه شیری هستند و هر یک در مداری به دور کهکشان ما در حال گردشند) بسیار کمتر از تعدادی است که مدل استاندارد کیهان‌شناسی (که اساس تشکیل ساختار در آن وابسته به ماده‌ی تاریک است) پیش‌بینی می‌کند. این موضوع به «مشکل ماهواره‌های گم شده۴» معروف است و تاکنون راه حلی نهایی برای آن ارائه نشده است. موضوع جالب دیگر این است که در مدل استاندارد، انتظار می‌رود که توزیع کهکشان‌های ماهواره‌ای در اطراف کهکشان‌های پر جرم (مثل کهکشان راه شیری یا آندرومدا) توزیعی همسانگرد و کروی باشد. اما در گروه محلی ما مشاهده می‌کنیم که توزیع کهکشان‌های کوتوله‌ی راه شیری با همسانگردی در تناقض بوده و این کهکشان‌های ماهواره‌ای در مدارهای نزدیک‌به‌هم، یک ساختار صفحه‌ای را تشکیل می‌دهند. ساختاری مشابه نیز در توزیع ماهواره‌های کهکشان آندرومدا مشاهده می‌شود.
شکل ۱: تصویر اطراف کهکشان NGC7814 که در آن دو کهکشان با درخشندگی سطحی پایین بزرگنمایی شده‌اند.
اما از آنجایی که این ویژگی‌های چالش‌برانگیز بیشتر در گروه محلی مشاهده شده، بسیار ضروری است که به این سوال پاسخ دهیم که آیا گروه‌های کهکشانی دیگر در ورای گروه محلی نیز چنین ویژگی‌هایی دارند؟ از این روی یافتن کهکشان‌های ماهواره‌ای کوتوله در اطراف کهکشان‌های مشابه راه شیری اهمیت فراوانی در آزمایش مدل‌های تشکیل کهکشان‌ها دارند.
شکل ۲: اندازه‌ی فیزیکی بر حسب درخشندگی برای کهکشان‌های بررسی‌شده در این مقاله (قهوه‌ای رنگ) و کهکشان‌های شناخته‌شده در گروه محلی (با رنگ سبز).
در این مقاله، اولین نتایج پروژه DGSAT۵ ارائه می‌شود. هدف این پروژه، استفاده از توانایی تلسکوپ‌های «آماتوری» برای یافتن کهکشان‌هایی با درخشندگی سطحی بسیار پایین است. در اولین مقاله‌ی این پروژه از اطراف شش کهکشان NGC2683, NGC3628, NGC4594 NGC4631, NGC5457 و NGC7814 تصویربرداری شده که به کشف یازده کهکشان با درخشندگی سطحی بسیار پایین منجر شده است. گروهی از منجمان آماتور در اروپا، آمریکا و استرالیا با تلسکوپ‌های شخصی (که قطر آنها بین ۱۴ تا ۵۰ سانتیمتر هستند) مسئولیت تصویربرداری از اطراف کهکشان‌های ذکر شده در بالا و پردازش داده‌ها را داشته و تصاویر دریافت شده در دانشگاه بُن و هایدلبرگ آلمان مورد تحلیل قرار گرفته‌اند.
در این پروژه پس از ساختن یک نرم‌افزار نیمه-خودکار برای کالیبره‌کردن تصاویر، از نرم افزار Source Extractor برای یافتن اجرام با درخشندگی سطحی پایین در تصاویر استفاده شده است. به طور مثال، شکل ۱ نمایی از اطراف کهکشان NGC7814 را نشان می‌دهد. دو مربعِ بزرگنمایی شده، دو کهکشان با درخشندگی سطحی بسیار پایین را نشان می‌دهند که در این تصویر کشف شده‌اند. پس از یافتن کهکشهان‌های کم‌نور، با استفاده از نرم افزار GALFIT اقدام به برازش مدل Sersic بر روی منحنی درخشندگی سطحی این کهکشان‌ها شده و پارامترهای رصدی این کهکشان‌ها (قدر ظاهری، درخشندگی سطحی، اندازه زاویه‌ای و …) استخراج شده است. در این مقاله، علاوه بر ۱۱ کهکشان جدید، پارامترهای رصدی ۹ کهکشان دیگر با درخشندگی سطحی پایین که در اطراف شش کهکشان بزرگ ذکرشده هستند و قبلا یافته شده بودند نیز ارائه می‌شود.
شکل ۳: درخشندگی سطحی بر حسب اندازه‌ی فیزیکی برای کهکشان‌های بررسی‌شده در این مقاله (قهوه‌ای رنگ) و کهکشان‌های شناخته‌شده در گروه محلی (با رنگ سبز).
برای اطمینان از اینکه این کهکشان‌ها واقعا ماهواره‌های کهکشان بزرگ کناریشان در تصویر هستند، نیاز است که فاصله‌های دقیق این کهکشان‌ها در رصدهای آینده اندازه‌گیری شوند. اما با فرض اینکه آنها در فاصله‌ای مشابه با فاصله کهکشان پرجرم کناریشان از ما باشند، می‌توانیم پارامترهای فیزیکی آنها را محاسبه کرده و آنها را با کهکشان‌های کوتوله‌ی شناخته و مطالعه‌شده در گروه محلی مقایسه کنیم. شکل ۲ این مقایسه را برای ۲۰ کهکشان مطالعه‌شده در این مقاله نشان می‌دهد. همان‌طور که می‌بینیم اندازه‌ی فیزیکی و درخشندگیِ این کهکشان‌ها مقادیری کاملا مشابه با کهکشان‌های کوتوله‌ی شناخته‌شده در گروه محلی دارند. شکل ۳ درخشندگی سطحی را بر حسب اندازه‌ی فیزیکی این ۲۰ کهکشان نشان می‌دهد. تمامی این ۲۰ کهکشان دارای درخشندگی سطحی بزرگتر از ۲۵ قدر بر مربع ثانیه‌ی قوسی هستند و به همین خاطر در تصاویر SDSS۶ مشاهده نمی‌شوند.
این مقاله نتیجه می‌گیرد که پروژه‌ی DGSAT توانایی تلسکوپ‌های کوچک برای یافتن کهکشان‌های کوتوله را نشان می‌دهد و قصد دارد به جست‌وجو برای یافتن کهکشان‌های بیشتری از این نوع ادامه دهد.
تصویر بالای صفحه از Karel Teuwen است. در این تصویر کهکشان NGC2683 (کهکشان اصلی در بالا سمت چپ) و دو کهکشان دیگر با درخشندگی سطحی پایین (پایین-چپ و میانه-راست) قابل رویت است.
۱. Dwarf galaxies
۲. The Local Group
۳. Satellite galaxies
۴. The missing satellite problem
۵. Dwarf Galaxy Survey with Amateur Telescopes
۶. Sloan Digital Sky Survey
عنوان اصلی مقاله: DGSAT: Dwarf Galaxy Survey with Amateur Telescopes I. Discovery of low surface brightness systems around nearby spiral galaxies
نویسندگان: B. Javanmardi, D. Martinez-Delgado, P. Kroupa, et al.
این مقاله برای نشریه‌ی Astronomy & Astrophysics ارسال شده است.
لینک مقاله اصلی: http://arxiv.org/abs/1511.04446
گردآوری: بهنام جوانمردی
