Discovery Reveals that Distant Quasars Live in Massive Dark-Matter Halos

کوازارهاي دور دست در هاله‌هاي پرجرم ماده‌ي  تاريک قرار دارند

 

The illustration shows the distribution of dark matter massive halos and luminous quasars in a simulation of the early universe shown 1.6 billion years after the Big Bang. The box shown is 360 million light years across. Gray-colored filamentary stru ...
 

اين شکل توزيع ماده‌ي تاريک، هاله‌‌هاي پرجرم، وکوازارهاي درخشان را در يک  شبيه‌سازي از عالم اوليه در 6/1 بيليون سال پس از مهبانگ نشان مي‌دهد. هر ضلع جعبه‌ي نشان داده شده در شکل 36 ميليون سال نوري است. ساختار رشته‌اي خاکستري رنگ، توزيع ماده‌ي تاريک نامرئي را نشان مي‌دهد. دايره‌هاي سفيد کوچک « هاله‌هاي » متراکم ماده‌ي تاريک را مشخص مي‌سازند که پر جرم‌ترين آن‌ها هستند و با جرمي بيش از 7 تريليون برابر جرم خورشيد ميزبان درخشان‌ترين کوازارها هستند. خوشه‌شدن شديد کوازارها در نمونه‌ي SDSS نشان مي‌دهد که آن‌ها در اين هاله‌هاي بسيار نادر  و پر جرم قرار دارند.

 

 

گروه پژوهش بين‌المللي بررسي ديجيتالي آسمان  اسلون (Sloan Digital Sky Survey) گزارش داد که خوشه‌هاي کوازار در فاصله‌ي 10 بيليون سال نوري از زمين را هاله‌هاي ماده‌ي تاريک احاطه کرده است.

 

دونالد اشنايدر استاد نجوم و اختر فيزيک دانشگاه ايالتي پنسيلوانيا اظهار داشته است: « بررسي ما به کشف هزاران کوازار دور دست انجاميده است و توانسته‌ايم توزيع آن‌ها در آسمان را با جزئيات زياد به دست آوريم. وقتي برنامه‌هاي اسلون آغاز شد، کشف هر کوازار در اين فاصله‌هاي دور مي‌توانست عاملي براي جشن گرفتن باشد، اما اکنون بيش از 4000 کوازار از اين نوع کشف شده است. اين مشعل‌هاي دور دست، از ساختار عالم بسيار جوان پرده بر مي‌دارند.»

 

نتيجه‌هاي اين بررسي در مقاله‌اي آمده است که با عنوان « خوشه شدن کوازارهاي با انتقال به سرخ بزرگ (9/2  >  z) از بررسي ديجيتالي آسمان اسلون » در استرونوميکال جورنال چاپ خواهد شد.

 

کوازارها گازهاي پرنور و درخشان متراکم و چرخاني هستند که به سياهچاله‌هاي پر جرم درمرکز کهکشان‌هايي سقوط مي‌کنند که غير از اين ويژگي‌، کاملاً‌ مثل کهکشان‌هاي معمول هستند. چون درخشندگي اين کوازارها فوق‌العاده زياد است، مي‌توان آن‌ها را ازفاصله‌هاي بسيار زياد در رصدخانه‌هاي معمولي ديد. اين گروه پژوهشي از تصويرهاي چند رنگي استفاده کردند که SDSS براي شناسايي اين خوشه‌هاي کوازار به کار برده است. اين مطالعه، که رهبري آن را دانشمندان دانشگاه پرينستون بر عهده دارند، نشان داده است که اين مشعل‌هاي درخشان دور دست به شدت در اَبرَ خوشه‌هاي کوازاري عظيمي مجتمع شده‌اند که فضاهاي تهي وسيع آن‌ها را از يک‌ديگر جدا مي‌سازند. اشنايدر توضيح داد که « اين خوشه شدن شديد نشان مي‌دهد که کوازارها در بستري متراکم از ماده‌ي تاريک قرار دارند.»

 

کوازارهاي درخشان دوردست - که از سياهچاله‌ها تواني بيش از يک بيليون برابر خورشيد گرفته‌اند- بسيار نادرند و فاصله‌ي ميانگين آن‌ها  از هم بيش از 200 ميليون سال نوري است .

 

پيش از SDSS ، فقط چند صد کوازار دورتر از 11 بيليون سال نوري کشف شده بود، که در بررسي جديد کم‌ترين فاصله‌ي نمونه‌هاي بررسي شده است.

 

يوشن Yue Shen يک دانشجوي تحصيلات تکميلي دانشگاه پرينستون مي‌گويد«نقشه‌هاي قبلي نشان مي‌دادند که کوازارهاي نزديک مثل کهکشان‌هاي معمولي خوشه تشکيل مي‌دادند. اما خوشه شدن در نقشه‌هاي ما ده‌بار شديدتر است که مانند تفاوت يک عکس با کنتراست زياد با يک فوتوکپي رنگ‌ورو رفته است.» نقشه‌هاي کوازار، نظري به عالم در هنگامي مي‌اندازد که سن آن، کسر کوچکي از سن کنوني بوده است.

به گفته‌ي مايکل اشتراوس، « کوازارها در کهکشان‌هايي قرار دارند که در هاله‌هاي گسترده از ماده‌ي تاريک نامرئي جايگزين شده‌اند.»

 

در يک کهکشان نوعي، ‌نسبت ماده‌ي تاريک به ستارگان به نسبت ده به يک است. دانشمندان نمي‌توانند هاله‌هاي تاريک را مستقيماً مشاهده کنند، اما با اندازه‌گيري خوشه شدن کوازارها، مي‌توانند جرم «هاله‌هايي» را تعيين کنند که کوازارها در آن‌ها قرار گرفته‌اند.

 

به گفته‌ي شن، « ما نشان داده‌ايم روشن‌ترين کوازارها که توان خود را از بزرگ‌ترين سياهچاله‌ها مي‌گيرند در پر جرم‌ترين هاله‌هاي عالم اوليه جاي گرفته‌اند که جرمشان چندين تريليون برابر جرم خورشيد و تقريباً همان مقداري است که نظريه‌ها پيش‌بيني کرده‌اند.»

 

اندازه‌گيري‌هاي جديد مرحله‌هاي مختلف رشد سياهچاله‌هاي پر جرم را روشن ساخته است. با توجه به نظر اوي لوپ از  دانشگاه هاروارد که عضو گروه SDSS  نيست، «وجود کوازارهاي درخشان در زمان‌هاي اوليه‌ي کيهاني يکي از معماهاي حل نشده‌ي کيهان‌شناسي است. چگونه سياهچاله‌ در هنگامي به بيليون‌ها برابر جرم خورشيد رسيده‌اند که عالم فعلي يک دهم سن اکنون خود را داشته است؟ اندازه‌گيري‌هاي SDSS  کمک مي‌کنند تا به اين پرسش پاسخ دهيم. »

 

ترجمه : دکتر منیژه رهبر

مرجع