رمزگشایی از یک راز ۵۰ ساله: چرا کهکشان‌های نزدیک از ما دور می‌شوند؟

دانشمندان برای دهه‌ها در تلاش برای توضیح این مسئله بودند که چرا اغلب کهکشان‌های بزرگ نزدیک به راه‌شیری (به استثنای آندرومدا) در حال دور شدن به نظر می‌رسند و عمدتاً تحت تأثیر کشش گرانشی گروه محلی (شامل راه‌شیری، کهکشان آندرومدا و ده‌ها کهکشان کوچک‌تر) قرار نمی‌گیرند.
 
شبیه‌سازی‌های جدید راه‌حلی برای این راز دیرینه ارائه می‌دهند. تیم پژوهشی بین‌المللی به رهبری ایوود ومپه از مؤسسه کاپتین در خرونینگن دریافت که ماده درست در خارج از گروه محلی، شامل ماده تاریک اطراف آن، یک صفحه پهن و مسطح تشکیل می‌دهد که ده‌ها میلیون سال نوری گستردگی دارد.
 
مناطق تقریباً خالی وسیعی در بالا و پایین این ساختار قرار دارند. هنگامی که این پیکربندی ویژه در شبیه‌سازی‌ها گنجانده می‌شود، نتایج به طور چشمگیری با موقعیت‌ها و سرعت‌های مشاهده‌شده کهکشان‌های نزدیک مطابقت پیدا می‌کند و توضیحی منسجم برای حرکات آن‌ها فراهم می‌سازد.
 
این الگوریتم کار خود را از مناطق جهان آغازین شروع کرد، با توزیع جرمی که مبتنی بر رصدهای «تابش زمینه کیهانی» بود.

سپس مدل با کمک یک ابررایانه قدرتمند تکامل یافت تا ویژگی‌های امروزی گروه محلی را بازتولید کند و جرم، موقعیت و سرعت راه‌شیری و کهکشان آندرومدا به همراه موقعیت و سرعت ۳۱ کهکشان درست در خارج از گروه محلی را در خود جای دهد.
 
این فرآیند منجر به ایجاد شبیه‌سازی‌هایی شد که می‌توان آن‌ها «دوقلوهای مجازی» محیط کیهانی ما دانست. در نتیجه رایانه‌ای با توزیع جرم مسطح، آن ۳۱ کهکشان اطراف سرعتی قابل مقایسه با سرعت‌های رصدشده دارند.
 
کهکشان‌ها با وجود جرم قابل توجه گروه محلی، در حال دور شدن از ما هستند. توضیح این پدیده آن است که برای کهکشان‌های نزدیک واقع در صفحه، کشش گرانشی گروه محلی توسط جرم موجود در بخش‌های دورتر همان صفحه خنثی می‌شود.
 
از سوی دیگر، در خارج از این صفحه که انتظار می‌رود ماده به سمت ما حرکت کند، عملاً هیچ کهکشانی وجود ندارد.
 
به گفتهٔ ایوود ومپه، پژوهشگر ارشد این مطالعه، این نخستین ارزیابی از توزیع و سرعت ماده تاریک در منطقه اطراف راه‌شیری و کهکشان آندرومدا است.
 
او تأکید دارد: «ما در حال کاوش همه پیکربندی‌های محلی ممکن از جهان آغازین هستیم که در نهایت می‌تواند به شکل‌گیری گروه محلی منجر شود. بسیار عالی است که اکنون مدلی داریم که از یک سو با مدل کیهان‌شناسی کنونی و از سوی دیگر با دینامیک محیط محلی ما سازگاری دارد».
 
آمینا هلمی نیز از این کشف ابراز خوشحالی کرد. به گفتهٔ وی، اخترشناسان دهه‌ها در تلاش برای حل این مسئله بوده‌اند بدون آنکه به موفقیت دست یابند.
 
او با اشتیاق می‌گوید: «برای من بسیار هیجان‌انگیز است که ببینیم تنها بر اساس حرکات کهکشان‌ها می‌توانیم یک توزیع جرمی را تعیین کنیم که با موقعیت کهکشان‌ها در داخل و درست خارج از گروه محلی مطابقت دارد».