חוקרים מאוניברסיטת דרהאם חזו בעזרת סימולציות מתקדמות כי קיימות עשרות גלקסיות קלושות המקיפות את שביל החלב – וטלסקופים חדשים עשויים לאתר אותן בקרוב
מדענים חוזים כי עד 100 גלקסיות בלתי נראות עשויות להקיף את שביל החלב, מוסתרות ממש מעבר לגבולות הזיהוי של הטכנולוגיה הנוכחית.
קרדיט: Shutterstock
אסטרונומים עשויים להיות על סף גילוי אוכלוסייה גלקטית שנעלמה מעיניהם זמן רב. באמצעות סימולציות ברזולוציה גבוהה במיוחד ומודלים מתמטיים מתקדמים, חוקרים מאוניברסיטת דרהאם חוזים כי שביל החלב עשוי להיות מוקף בעד 100 גלקסיות לוויין שטרם התגלו.
גלקסיות קלושות ובלתי נראות אלו – המכונות “גלקסיות יתומות” – ייתכן שאיבדו את הילות החומר האפל שלהן, מה שהופך אותן לכמעט בלתי נראות לטלסקופים הקיימים. אך עם הופעתם של מכשירים חדשים כמו מצפה הכוכבים רובין, מדענים מאמינים שאנו קרובים סוף־סוף ליכולת לזהותן – מה שעשוי לאשר תיאוריות קוסמולוגיות מרכזיות ולשנות את הבנתנו את היקום.
מלווים נסתרים: יותר גלקסיות ממה שחשבנו?
מחקר חדש מציע כי ייתכן ששביל החלב מוקף במספר גדול בהרבה של גלקסיות לוויין מכפי שזוהו עד כה או נחזו על ידי מדענים.
צוות קוסמולוגים מאוניברסיטת דרהאם בבריטניה פיתח שיטה חדשה המשלבת את הסימולציות הממוחשבות המפורטות ביותר כיום עם מודלים מתמטיים מתקדמים. בשיטה זו זיהו החוקרים אוכלוסייה אפשרית של גלקסיות “יתומות” שטרם נצפו.
לפי תוצאותיהם, ייתכן שקיימות 80 עד 100 גלקסיות לוויין נוספות הסובבות בקרבת שביל החלב.
זיהוי גלקסיות נסתרות אלו באמצעות טלסקופים יספק ראיה חזקה התומכת במודל "למדא חומר אפל קר" (ΛCDM) – המודל המוביל כיום המתאר את מבנה היקום בקני מידה גדולים וכיצד נוצרות גלקסיות.
הממצאים הוצגו בכנס האסטרונומיה הלאומי של האגודה האסטרונומית המלכותית, שנערך השנה באוניברסיטת דרהאם.
חומר אפל ומבנה היקום
המחקר בהובלת דרהאם מבוסס על מודל ΛCDM, שבו החומר הרגיל – האטומים – מהווה רק 5% מתוכן היקום, 25% הם חומר אפל קר (CDM), וה־70% הנותרים הם אנרגיה אפלה.
לפי מודל זה, גלקסיות נוצרות במרכזם של גושים עצומים של חומר אפל הנקראים הילות. רוב הגלקסיות ביקום הן גלקסיות ננסיות, והן ברובן לווייניות של גלקסיות גדולות יותר כמו שביל החלב.
קיומם של גופים מסתוריים אלו מהווה זה מכבר אתגר למודל ΛCDM. לפי התחזיות, אמורות להיות הרבה יותר גלקסיות לוויין משנמצאו עד כה, או שמודלים סימולטיביים הצליחו ליצור.
הגלקסיות הלווייניות ה"יתומות" של שביל החלב שסומנו בתחזית מסומנות באות X.
קרדיט: סימולציית Aquarius, קונסורציום Virgo / ד"ר מארק לובל
גלקסיות רפאים: איפה הלוויינים החסרים?
המחקר החדש מראה כי הלוויינים החסרים של שביל החלב הם גלקסיות קלושות ביותר, שאיבדו כמעט לחלוטין את הילות החומר האפל שלהן עקב השפעת הכבידה של ההילה המרכזית של שביל החלב. גלקסיות "יתומות" אלו אינן מופיעות ברוב הסימולציות, אך אמורות לשרוד ביקום האמיתי.
באמצעות השיטה החדשה שלהם, הצליחו חוקרי דרהאם לעקוב אחר שפע, התפלגות ותכונות של אותן גלקסיות יתומות, והראו כי אמורות להיות הרבה יותר גלקסיות לוויין סביב שביל החלב, שייתכן שניתן יהיה לגלותן בעזרת טלסקופים חדישים כגון מצלמת LSST של מצפה רובין, שכבר "ראתה אור ראשון".
אסטרונומים נלהבים מהשלכות המחקר
ד"ר איזבל סנטוס-סנטוס מהמכון לקוסמולוגיה חישובית באוניברסיטת דרהאם, החוקרת הראשית, אמרה:
"אנחנו יודעים על כ־60 גלקסיות לוויין מאושרות שמקיפות את שביל החלב, אבל לדעתנו צריכות להיות עשרות נוספות של גלקסיות קלושות כאלה."
"אם התחזיות שלנו נכונות, הן מחזקות את מודל ΛCDM להבנת היווצרות והתפתחות מבנה היקום."
"אסטרונומים תצפיתיים משתמשים בתחזיות שלנו כנקודת השוואה לנתונים החדשים שהם אוספים."
"יום אחד נוכל אולי לראות את אותן גלקסיות 'נעדרות' – וזה יהיה מרגש מאוד, עם השלכות עצומות על ההבנה שלנו את היקום."
מודל תחת מבחן
הקונספט של ΛCDM הוא הבסיס להבנתנו את היקום. הוא מכתיב את המודל הקוסמולוגי התקני – אך בשנים האחרונות נמצא תחת לחץ מול ממצאים חדשים על גלקסיות ננסיות.
חוקרי דרהאם מציינים כי אפילו הסימולציות הקוסמולוגיות הטובות ביותר הקיימות כיום אינן מדויקות מספיק כדי לעקוב אחרי גלקסיות כה קלושות וקטנות.
חלק מהבעיות נובעות מכך שהסימולציות מאבדות את ההילות של אותן גלקסיות, למרות שהן עשויות לשרוד ביקום האמיתי.
שילוב כוחות: סימולציות ומודלים מתמטיים
החוקרים שילבו את הסימולציה הקוסמולוגית Aquarius – המדויקת ביותר שנעשתה להילת חומר אפל של שביל החלב – עם מודל GALFORM, קוד מתקדם שפותח בדרהאם ומתאר את התהליכים הפיזיקליים של היווצרות גלקסיות.
התוצאות הראו כי אותן הילות חומר אפל שמכילות גלקסיות לוויין הקיפו את שביל החלב במשך מרבית חיי היקום, וכתוצאה מכך נחשפו לתהליכים של שחיקה כבידתית.
לפי התחזית החדשה – יש ככל הנראה כ־80 עד 100 גלקסיות נוספות המקיפות את שביל החלב, אך אינן נראות.
עצמים זעירים ומוזרים: רמזים או צירופי מקרים?
המחקר שם דגש מיוחד על כ־30 גלקסיות ננסיות מועמדות שנתגלו לאחרונה – זעירות וקלושות במיוחד. לא ברור עדיין אם אלו גלקסיות אמיתיות עם חומר אפל – או צבירים כוכביים גרידא.
לדברי החוקרים, ייתכן שמדובר באוכלוסייה הקלושה שתחזו.
פרופ’ קרלוס פרנק מאוניברסיטת דרהאם סיכם:
"אם האוכלוסייה הזאת תתגלה, זו תהיה הצלחה יוצאת דופן עבור תיאוריית ΛCDM."
"זו תהיה הדגמה מובהקת לכוחם של הפיזיקה והמתמטיקה – לחזות דברים ביקום באמצעות חוקי טבע, סימולציות ומודלים – ואז לבדוק את התחזיות בטלסקופים עוצמתיים חדשים. אין דבר טוב מזה במדע."
עוד בנושא באתר הידען:
2 תגובות
למה צריך כל כך הרבה גלקסיות ביקום?
בהודו אין מה לאכול.
שטויות במיץ עגבניות.
כולם צריכים להתפרנס וזה בסדר.
עד היום לא הוכח קיומו שח מומר אפל או אנרגיה אפילה.
גם לא במאיצי חלקיקים.