تلسکوپ چاندرا در برخورد خوشه‌های کهکشانی ماده‌ی گمشده را کشف کرد
دانشمندان با کمک تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا، در یک رویداد عظیم برخورد خوشه‌های کهکشانی نشانه‌هایی از ماده‌ی گمشده را یافتند.
اخترشناسانی که فهرست مواد موجود در جهان محلی را تهیه می‌کنند، پاسخ برخی پرسش‌های خود را نمی‌یابند اما مطالعه‌ی تازه توسط رصدخانه‌ی فضایی پرتو ایکس چاندرا ناسا درباره‌ی یک سیستم برخورد خوشه‌های کهکشانی، ممکن است به آن‌ها کمک کند.
اگرچه دانشمندان اطلاعات زیادی در مورد ترکیب کیهان دارند، اما هنوز با یک مشکل عمده روبه‌رو هستند؛ مقدار قابل توجهی از ماده وجود دارد که تلاش‌ها برای توضیح آن بی‌نتیجه مانده است.
این جرم گمشده، ماده‌ی تاریک نیست که بیشتر ماده‌ی موجود در جهان را تشکیل می‌دهد بلکه یک معمای جداگانه محسوب می‌شود. حدود یک سوم ماده‌ی معمولی که در یک میلیارد سال اول یا بیشتر پس از مِه‌بانگ (Big Bang) ایجاد شده، هنوز توسط مشاهدات جهان محلی، یعنی در مناطق کمتر از چند میلیارد سال نوری از زمین، مشاهده نشده است.
این ماده از هیدروژن، هلیوم و عناصر دیگر تشکیل شده است و اجرامی مانند ستاره‌ها، سیارات و انسان‌ها را می‌سازد. دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که حداقل بخشی از این جرم گمشده می‌تواند در نوارهای غول‌پیکر یا رشته‌های گاز گرم تا داغ (با دمای ۱۰ هزار تا ۱ میلیون کلوین) در فضای بین کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی پنهان شده باشد. جایی که به آن لقب «محیط میان‌کهکشانی گرم و داغ» یا «ویم» (WHIM) داده‌اند.
حالا طبق مقاله‌ی منتشر شده در «استروفیزیکال ژورنال لترز» (The Astrophysical Journal Letters) تیمی از ستاره‌شناسان که از چاندرا برای مشاهده‌ی سیستمی از برخورد خوشه‌های کهکشانی استفاده می‌کنند، احتمالا شواهدی از این محیط میان‌کهکشانی را در فضای میان دو خوشه‌ی کهکشانی برخوردی، پیدا کرده‌اند.
«ارناب سرکار» (Arnab Sarkar) سرپرست این مطالعه از مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونیان گفت: «پیدا کردن این رشته‌های ماده‌ی گمشده بسیار دشوار است و تنها چند نمونه از آن شناخته شده است. از اینکه احتمالا نمونه‌ی دیگری را شناسایی کرده‌ایم، هیجان‌زده‌ایم.»
پژوهشگران از چاندرا برای مطالعه‌ی «ابل ۹۸» (Abell 98) استفاده کردند که شامل خوشه‌های کهکشانی در حال برخورد در فاصله‌ی ۱.۴ میلیارد سال نوری از زمین است. داده‌های چاندرا نشان داد که پلی از پرتو ایکس بین دو خوشه‌ی برخوردی وجود دارد که دارای گاز داغ در دمای حدود ۲۰ میلیون کلوین و گاز خنک‌تر با دمای حدود ۱۰ میلیون کلوین است.
گاز داغ‌تر در این پل میان‌خوشه‌ای احتمالا ناشی از هم‌پوشانی گاز موجود در دو خوشه است. دما و چگالی گاز خنک‌تر هم با پیش‌بینی داغ‌ترین و متراکم‌ترین گاز در WHIM مطابقت دارد.
علاوه بر این، داده‌های چاندرا وجود یک موج شوک را نشان می‌دهد؛ چیزی که مشابه شکستن دیوار صوتی توسط یک هواپیمای فراصوت است. این موج ضربه‌ای توسط یکی از خوشه‌های کهکشانی هنگام آغاز روند به برخورد به دیگری، ایجاد شده است.
این نخستین بار است که ستاره‌شناسان چنین موج شوکی را در مراحل اولیه‌ی برخورد خوشه‌ی کهکشانی و پیش از عبور مراکز خوشه از کنار یکدیگر، پیدا می‌کنند.
«اسکات راندال» (Scott Randall) نویسنده‌ی این پژوهش از مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونیان در این‌باره گفت: «به عقیده‌ی ما مشاهده‌ی این موج شوک یک کشف مهم است، چون مدل‌های ما وجود چنین ویژگی‌هایی را پیش‌بینی کرده‌اند، اما تاکنون آن‌ها را ندیده بودیم. این ویژگی‌ها بخش مهمی از روند برخورد اولیه‌ای هستند که در نهایت به ادغام خوشه‌ها منجر می‌شود.»
این موج ضربه‌ای ممکن است مستقیما با کشف WHIM در ابل ۹۸ هم مرتبط باشد زیرا هنگام برخورد خوشه‌ها، گاز میان آن‌ها را گرم کرده است و این کار به نوبه‌ی خود می‌تواند دمای گاز موجود در رشته‌ی WHIM را افزایش داده باشد. تخمین زده می‌شود که این رشته حدود ۴۰۰ میلیارد برابر جرم خورشید را داشته باشد که برای تشخیص با داده‌های چاندرا کافی است.
خوشه‌های کهکشانی که دارای هزاران کهکشان، مقادیر عظیم گاز داغ و مخازن عظیم ماده‌ی تاریک هستند، بزرگ‌ترین ساختارهای جهان محسوب می‌شوند که توسط گرانش کنار هم قرار گرفته‌اند. دانشمندان فکر می‌کنند که این ساختارها طی میلیون‌ها یا میلیاردها سال، با ادغام با یکدیگر می‌توانند به ابعادی عظیم خود برسند.
چنان‌که «یوان‌یوان سو» (Yuanyuan Su) دیگر همکار این مطالعه از دانشگاه کنتاکی اشاره کرد: «وقتی خوشه‌های کهکشانی با هم برخورد می‌کنند، فرصتی برای مشاهده‌ی فیزیک حالت شدیدی داریم که به‌ندرت در هر محیط کیهانی دیگری می‌بینیم.»
عکس کاور: Abell 98 در طیف پرتو ایکس و نور مرئی
Credit: X-ray: NASA/CXC/CfA/A. Sarkar; Optical: NSF/NOIRLab/WIYN
منبع: Pys.Org
