«تا جایی که می‌دانم، من اولین و تنها ستاره‌شناس آماتور هستم که کهکشان به نامش نامگذاری شده» ستاره‌شناس آماتوری از ایتالیا پنج کهکشان کوتوله جدید را در اطراف یک کهکشان مارپیچی دورافتاده کشف کرده است – یک مارپیچ که یکی از بزرگترین کهکشان‌ها در آسمان بالای سر ما است. اسم او جوزپه دوناتیلو است و آن پنج کهکشان کوتوله اکنون به ترتیب به نام‌های دوناتیلو V، دوناتیلو VI، دوناتیلو VII، دوناتیلو VIII و دوناتیلو IX (دو V، دو VI، دو VII، دو VIII و دو IX) نامگذاری شده‌اند.
دوناتیلو به Space.com گفت : “از بین یازده کشف، نه کهکشان نام من را دارند. تا جایی که می‌دانم، من اولین و تنها ستاره‌شناس آماتور هستم که کهکشانی به نام او نامگذاری شده‌اند”. “همه چیز با کشف اول در سال 1395 شروع شد که در تصاویر نجومی خود، چیزی که ما آن را دوناتیلو I خواهیم نامید، پیدا کردم. اگرچه این یک رویه عجیب بود، اما کهکشان جدید نام من را به خود گرفت و این شادی بزرگی بود.”
کهکشانهای اقماری تازه کشف شده به سه کهکشان کوتوله قبلی که دوناتیلو در اطراف کهکشان حجار کشف کرده بود، به نام NGC 253، پیوسته‌اند و از بسیاری جهات علاوه بر نام‌گذاری‌شان، جالب‌اند.
نه تنها کهکشانهای کوتوله بسیار کم‌نوری مانند این‌ها که به طور متوسط ۱۱.۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارند، تشخیص‌شان سخت است، بلکه این کهکشان‌ها می‌توانند به ستاره‌شناسان کمک کنند تا ستاره‌های قدیمی‌تر در کهکشان ما را مطالعه کنند، طبیعت و توزیع ماده تاریک را تجزیه و تحلیل کنند و شاید حتی بر مدل‌های فعلی کیهان‌شناسی تأثیر بگذارند.
دوناتیلو گفت :”کهکشانهای کوتوله به طور کلی اشیائی هستند که نور بسیار کمی از خود نشان می‌دهند. کافی است بگویم که بسیاری از اقمار راه شیری به دلیل اینکه خوب در میان میدان‌های ستاره‌ای مخفی شده‌اند، سخت تشخیص داده‌می‌شوند”. “این مسئله برای کهکشانهای خارجی به طور پیوسته‌ای سخت‌تر می‌شود. در فاصله‌های چند مگاپارسک [یک مگاپارسک حدود ۳.۳ میلیون سال نوری است]، کهکشانهای کوتوله‌ی کم‌فروغ در زمینه آسمان گم شده‌اند.
“بنابراین هر کشف جدید به طور همزمان اهمیتی هم در جنبه‌های شمارش و هم برای دانش بهتر این سیستم‌ها و تکامل آنها دارد.”
کهکشانهای کوتوله کجا هستند؟
همانطور که دوناتیلو توضیح می‌دهد، راه شیری ما کهکشانهای کوتوله قمری دارد. با این حال، تا سال 1378، ستاره‌شناسان تنها از حدود دوازده کهکشان کوتوله در اطراف کهکشان ما مطلع بودند – اما به دلیل کشف‌هایی که از سال 1383 به بعد انجام شد، در حال حاضر از حدود ۶۰ قمر کهکشانی در اطراف دنیایمان آگاه هستیم. جالب است زیرا ممکن است چیزی راجع به دینامیک ماده تاریک به ما بگوید.
” می‌دانیم که کهکشانهای اصلی باید در مرکز هاله‌های ماده تاریک واقع شده باشند، که به طور قابل توجهی به طول دوران قرص‌های ستاره‌ای کشیده شوند”، دوناتیلو گفت. “به گفته کیهان‌شناسان، ابتدا این هاله‌ها شکل گرفته‌اند، به عنوان چاهی گرانشی برای گازهای خنثی در مبدأ ستاره‌های اولیه عمل کرده‌اند، که باعث شکل گیری اولین کهکشان‌ها شده‌اند.
“بعضی از این هاله‌ها به علت گرانش به نحوی غالب شده‌اند که به عنوان جذب‌کننده برای هاله‌های مجاور عمل کرده‌اند. این فرآیند باعث فعال‌سازی تشکیل سلسله‌مراتبی کهکشانهای اصلی شده است. علاوه بر این، هر هاله شامل تعدادی هاله کوتوله است که به نوبه خود برای تشکیل ساختار کیهانی کهکشانهای اقماری عمل کرده‌اند.”
با وجود اینکه برای کهکشانهای اقماری معضل کمی وجود دارد. این مربوط به مدل کیهان‌شناسی بسیار محبوب به نام مدل ماده سرد لامبدا (LCDM) است که نشان می‌دهد واقعاً باید هزاران کهکشان اقماری در اطراف راه شیری و کهکشانهای بزرگ دیگر وجود داشته باشد. در واقع، شبیه‌سازی‌های انجام شده با استفاده از LCDM پیش‌بینی می‌کنند که کهکشان مجاور ما، آندرومدا، باید به وسیله ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کهکشان اقماری احاطه شود. با این حال، ستاره‌شناسان فقط ۳۹ کهکشان اطراف آندرومدا را دیده‌اند – از جمله پیسس VII و پگاسوس V که توسط دوناتیلو کشف شده است.
“این اختلاف به عنوان ‘مشکل قمر گم‌شده’ شناخته شده است. بعد از ۲۵ سال، هنوز هیچ راه‌حل متقاعد کننده‌ای پیدا نشده است چرا که حتی با کشف کهکشانهای بسیار کم‌نور، تعداد هنوز هم کم است”، دوناتیلو توضیح می‌دهد. “هنوز هم کهکشانهای کوتوله به طریق قابل توجهی کمتری نسبت به انتظار وجود دارند، پس مشکل ادامه دارد: آنها کجا هستند؟”
این دوگانگی باعث شده است که دانشمندان سوالاتی در مورد اینکه آیا مدل‌های LCDM واقعاً می‌توانند پیش‌بینی کنند که ماده تاریک به عنوان چارچوب برای تشکیل بزرگترین ساختارها در کیهان عمل می‌کند، اما هنگام بررسی کیهان در مقیاس‌های کوچک‌تر با شکست مواجه می‌شود. چرا این مدل نمی‌تواند تعداد کافی از کهکشانهای کوتوله را در اطراف کهکشانهای بزرگ تشخیص دهد؟
درباره اینکه چرا همه این‌ها مهم است، مطالعه کهکشانهای کوتوله برای درک بهتر تکامل کهکشانی ما ضروری است چرا که ممکن است به ما کمک کند بررسی بهتری از فرآیندهای هم‌نوع‌خوارانه وحشیانه کهکشانهای بزرگ مانند راه شیری و آندرومدا که برای رشد استفاده کرده‌اند، داشته باشیم.
“یکی از اقمار NGC 253، Scl-MM-dw2، قبلاً دیده شده است که در حال تخریب موجی است و در فرآیندی توسط کهکشان حجار جذب می‌شود”، دوناتیلو گفته است، توضیح می‌دهد که کهکشان نشانه‌های واضحی از تعامل اخیر و نیز نشانه‌هایی از جریان‌های ستاره‌ای را نشان می‌دهد، که به ستاره‌هایی اطراف یک کهکشان کوتوله از طریق تعاملات گرانشی با یک کهکشان بزرگ بیرون کشیده شده‌اند.
برای بررسی اینکه آیا مدل‌های LCDM نیاز به بازنگری دارند یا اگر تلاش‌ها باید برای شکار کهکشانهای کوتوله در اطراف کهکشانهای بزرگ افزایش یابد، دوناتیلو و گروه‌ش به داده‌های آرشیوی که توسط ابزار Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) جمع‌آوری شده‌اند واکنش نشان دادند. در تلسکوپ ۴ متری Mayall در رصدخانه ملی Kitt Peak واقع شده است.
در سال 1400، این ابزار با مطالعه پنج ساله از ۳۵ میلیون کهکشان و اختروش شروع کرد، اما دوناتیلو و همکارانش به طور خاص بر روی رصدهای آن در مورد کهکشان حجار و محیط اطراف آن تمرکز کردند. “NGC 253، به دلیل نزدیکی خود، آزمایشگاه بهینه برای بررسی این ساختارها، تعامل و تکامل آنها است”، دوناتیلو گفت. ” می‌توانیم هاله این کهکشان نزدیک را با داشتن تصویر کلی از آن مطالعه کنیم، که برای راه شیری امکانپذیر نیست.”
این مطالعه به کشف هشت کهکشان کوتوله در گروه کهکشان حجار منجر شد: گروه، سه تای آنها را در سال 1400 کشف کرد و پنج تای دیگر اخیراً. ستاره‌شناسان اکنون از ۱۸ کهکشان در این گروه دور حجار آگاه هستند، از جمله NGC 247 که در سال 1390 کشف شده‌است، و برخی از کهکشانهای کوتوله با جرم بیشتر.
با این حال، کشف‌های جدید گروه به دلیل فروتنی آنها ویژه هستند.
“تمامی کهکشانهای اقماری دیگر در این گروه کهکشانی، کوتوله‌های کروی مشابه ‘کلاسیک’ کهکشانهای اقمار راه شیری هستند، در منطقه با روشنایی بالا”، دوناتیلو گفت. “با شمارش کهکشانهای ماهواره NGC 253، اکنون راهی برای مقایسه داریم که چگونه سیستم‌های ضعیف‌تر به تدریج در فاصله‌ها بیشتر محو می‌شوند.”
ناهموار و بدون سازمان
شمارش گروه از کهکشان حجار و محیط آن ممکن است بیشتر کهکشانهای کوتوله قمری را آشکار کند، بنابراین تصویر این ناحیه را به آنچه که توسط LCDM پیش‌بینی شده است نزدیک‌تر می‌کند، اما چند شگفتی هم وجود دارد. این شامل این می‌شود که توزیع کهکشانهای کوتوله در اطراف NGC 253 به نظر می‌رسد “ناهموار” است، که بیشتر کهکشان‌ها به یک طرف کهکشان حجار قرار دارند.
دوناتیلو به این نکته اشاره کرد که دلیل این ناهموار بودن ممکن است مربوط به این باشد که کهکشانهای ماهواره گروه کهکشان Sculptor قسمتی از یک “تار” کهکشانی هستند که تقریباً کاملاً با خوشه ویرگو، یک خوشه بزرگ از کهکشان‌ها است، هم‌خط است.
“آنچه را که ما کهکشانهای قمری می‌شماریم، در واقع اجرام در حال سقوطی هستند که توسط کهکشان بزرگ‌تر جذب می‌شوند”، او توضیح می‌دهد. “در تمامی موارد ساختارهایی در همان صفحه یا با توزیع‌های ناهموار، ما با ارتباط نزدیک با این فیلامان کیهانی روبرو هستیم. بنابراین، می‌توانیم فرض کنیم که ساختار ناهموار خاص توسط این صحنه رقم زده شده‌است. در غیر این صورت، باید انتظار یک توزیع متساوی‌تر را داشته باشیم.”
“اجرام حتی بیشتری کشف شده‌اند، که از ده‌ها ستاره تشکیل شده‌اند، که آنها را به تعریف کهکشان‌ها نمی‌توانیم بگوییم بلکه بهتر است آنها را به عنوان خوشه‌های هاله تعریف کنیم”، دوناتیلو اضافه کرد. “احتمالاً صدها چنین سیستم ستاره‌ای منتظر کشف هستند. هنوز فضایی برای کشف‌های بیشتر وجود دارد. با این حال، داده‌های DESI ممکن است برای پیدا کردن کاندید‌های کوتوله با روشنایی کمتر به اندازه کافی عمیق نباشند.”
ستاره‌شناسان علاقه دارد که ابزارهای تحقیقاتی جدید و قدرتمند‌تری مانند تلسکوپ ورا سی. روبین این تحقیق را با تشخیص سیستم‌هایی که به اندازه کافی تاریک هستند که در فاصله‌ای خاص، برای فناوری فعلی نامرئی می‌شوند، پیگیری کنند.
“اگر تعداد کافی از کهکشانهای کوتوله بسیار کم‌نور پیدا نکنیم تا مشکل اقمار گم‌شده را حل کنیم، چه؟”، باید به عنوان احتمالاتی در نظر بگیریم که مدل‌ها باید بازنگری شوند یا که مکانیزمی پیدا شود که فرآیند تشکیل ستاره زیر حداقل جرم هاله‌های ماده تاریک را متوقف می‌کند.
