Σύνοψη
- Αστρονόμοι επιβεβαίωσαν την ανακάλυψη του NGC 1052-DF9, του τρίτου γαλαξία που δεν περιέχει καθόλου Σκοτεινή Ύλη.
- Ο γαλαξίας βρίσκεται σε απόσταση 67 εκατομμυρίων ετών φωτός και παρουσιάζει εντυπωσιακές ομοιότητες με τους προκατόχους του, DF2 και DF4.
- Η έρευνα, με επικεφαλής τον αστροφυσικό Michael Keim του Πανεπιστημίου Yale, βασίστηκε σε κινηματικά δεδομένα από το Αστεροσκοπείο Keck και οπτικά δεδομένα από το τηλεσκόπιο Hubble.
- Η ύπαρξη τριών παρόμοιων γαλαξιών στην ίδια περιοχή ενισχύει τη θεωρία πως δημιουργήθηκαν από ένα κοινό, εξαιρετικά βίαιο κοσμικό γεγονός σύγκρουσης.
- Τα νέα δεδομένα διαχωρίζουν οριστικά την ορατή από τη Σκοτεινή Ύλη, λειτουργώντας ως ισχυρή έμμεση απόδειξη για τη φυσική ύπαρξη της τελευταίας.
Η κατανόηση της δομής του Σύμπαντος βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην ύπαρξη της Σκοτεινής Ύλης. Αυτή η αόρατη ουσία αποτελεί την πλειονότητα της μάζας των γαλαξιών και λειτουργεί ως ο βαρυτικός σκελετός που συγκρατεί την κανονική ύλη κατά τον σχηματισμό τους.
Σύμφωνα με τα καθιερωμένα κοσμολογικά μοντέλα, ένας γαλαξίας δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς αυτό το αόρατο πλαίσιο, ωστόσο, η επιβεβαίωση της ύπαρξης του τρίτου κατά σειρά γαλαξία που στερείται πλήρως Σκοτεινής Ύλης έρχεται να επιλύσει ένα μεγάλο αστροφυσικό ζήτημα και να επιβεβαιώσει μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα θεωρία.
Πρόκειται για τον γαλαξία NGC 1052-DF9, ή απλά DF9, η ανακάλυψη του οποίου αποδεικνύει ότι οι δύο προηγούμενες εξαιρέσεις (οι γαλαξίες DF2 και DF4) δεν αποτελούσαν στατιστικά λάθη των τηλεσκοπίων, αλλά το ακριβές αποτέλεσμα μιας συγκεκριμένης, βίαιης αστροφυσικής διαδικασίας.
Τι ακριβώς ανακάλυψαν οι αστρονόμοι στον γαλαξία NGC 1052-DF9;
Οι αστρονόμοι επιβεβαίωσαν ότι ο γαλαξίας NGC 1052-DF9, ο οποίος απέχει 67 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, δεν διαθέτει ίχνος Σκοτεινής Ύλης. Η επιστημονική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Yale χρησιμοποίησε δεδομένα από το Αστεροσκοπείο Keck και το Hubble, επιβεβαιώνοντας ότι οι κινήσεις των άστρων του δικαιολογούνται αποκλειστικά από την ορατή ύλη.
Η έρευνα, η οποία διεξήχθη υπό την ηγεσία του αστροφυσικού Michael Keim, εστίασε στη μέτρηση της ταχύτητας των άστρων και των εντυπωσιακά φωτεινών σφαιρωτών σμηνών εντός του DF9. Σε έναν τυπικό γαλαξία, η τεράστια βαρυτική έλξη της Σκοτεινής Ύλης αναγκάζει τα άστρα στις εξωτερικές παρυφές να κινούνται με πολύ υψηλότερες ταχύτητες από αυτές που θα δικαιολογούσε η ορατή μάζα, αυτή είναι και η θεμελιώδης παρατήρηση που οδήγησε στην ανακάλυψη της Σκοτεινής Ύλης δεκαετίες πριν. Στην περίπτωση του DF9, οι μετρήσεις από τους φασματογράφους υψηλής ανάλυσης του Keck Observatory (συγκεκριμένα με το όργανο Keck Cosmic Web Imager) στη Χαβάη έδειξαν ότι τα άστρα κινούνται με χαμηλές ταχύτητες, απολύτως συμβατές μόνο με τη μάζα που είναι ορατή.
Ο DF9 ανήκει στην κατηγορία των Υπερ-Διάχυτων Γαλαξιών (Ultra-Diffuse Galaxies - UDGs). Αυτό σημαίνει ότι έχει περίπου την ίδια διάμετρο με τον δικό μας Γαλαξία (Milky Way), αλλά φιλοξενεί εκατοντάδες φορές λιγότερα άστρα, καθιστώντας τον εξαιρετικά αμυδρό και διάφανο. Η επιλογή του DF9 ως στόχου δεν έγινε τυχαία. Διέθετε παρόμοιο μέγεθος, φωτεινότητα και πληθυσμό αστρικών σμηνών με τους DF2 και DF4, γεγονός που τον κατέστησε τον ιδανικό υποψήφιο για την επιβεβαίωση της θεωρίας.
Γιατί η απουσία Σκοτεινής Ύλης αναπροσαρμόζει τα μοντέλα της Αστροφυσικής;
Η Σκοτεινή Ύλη θεωρείται ο βαρυτικός σκελετός πάνω στον οποίο χτίζονται οι γαλαξίες. Η απουσία της σε τρεις γαλαξίες της ίδιας περιοχής αποδεικνύει ότι η δημιουργία τους δεν ακολούθησε την τυπική διαδικασία, υποδεικνύοντας ένα βίαιο κοσμικό γεγονός που διαχώρισε την ορατή από τη Σκοτεινή Ύλη.
Από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο (ΛCDM) προβλέπει ότι κάθε γαλαξίας στο Σύμπαν εμπεριέχεται σε έναν τεράστιο, αόρατο θύλακα Σκοτεινής Ύλης. Το αέριο και η κοσμική σκόνη συγκεντρώνονται στο κέντρο αυτού του θύλακα, συμπιέζονται λόγω βαρύτητας και σταδιακά σχηματίζουν τα άστρα. Το γεγονός ότι ο NGC 1052-DF2 (και αργότερα ο DF4) βρέθηκαν αρχικά χωρίς σκοτεινή ύλη, δημιούργησε έντονες αμφιβολίες στους κόλπους της επιστημονικής κοινότητας. Πολλοί αστροφυσικοί υποστήριξαν ότι ίσως η απόσταση των γαλαξιών αυτών να είχε υπολογιστεί λανθασμένα, αλλοιώνοντας την αντίληψη για τη μάζα τους, ή ότι υπήρχε συστημικό σφάλμα στα όργανα μέτρησης.
Ωστόσο, η ανακάλυψη του DF9, μαζί με ακριβέστερες μετρήσεις αποστάσεων, κλείνει οριστικά αυτή τη συζήτηση. Αξίζει να σημειωθεί πως η ανίχνευση γαλαξιών χωρίς σκοτεινή ύλη δεν καταρρίπτει τη θεωρία της Σκοτεινής Ύλης, αλλά παραδόξως την επιβεβαιώνει. Οι εναλλακτικές θεωρίες τροποποιημένης βαρύτητας (όπως η θεωρία MOND) υποστηρίζουν ότι η βαρύτητα απλώς λειτουργεί διαφορετικά σε μεγάλες κλίμακες και ότι η Σκοτεινή Ύλη δεν υπάρχει. Αν αυτό ίσχυε, οι "νόμοι" της τροποποιημένης βαρύτητας θα έπρεπε να εφαρμόζονται ομοιόμορφα σε όλους τους γαλαξίες. Το γεγονός ότι οι DF2, DF4 και DF9 συμπεριφέρονται με βάση τη νευτώνεια βαρύτητα της ορατής τους μάζας, αποδεικνύει ότι η σκοτεινή ύλη είναι μια φυσική, διακριτή ουσία η οποία μπορεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να απουσιάζει.
Πώς εξηγείται ο διαχωρισμός και η δημιουργία των γαλαξιών DF2, DF4 και DF9;
Τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι οι τρεις γαλαξίες δημιουργήθηκαν ταυτόχρονα μετά από μια σφοδρή σύγκρουση μεγαλύτερων γαλαξιών. Η σύγκρουση αυτή επιβράδυνε το αέριο, δημιουργώντας νέους γαλαξίες από καθαρή ορατή ύλη, ενώ η σκοτεινή ύλη, η οποία δεν αλληλεπιδρά, συνέχισε ανεμπόδιστα την πορεία της στο διάστημα.
Οι ερευνητές είχαν προτείνει προηγουμένως ότι εάν ο DF2 και ο DF4 σχηματίστηκαν από ένα ακραίο γεγονός (όπως μια γαλαξιακή σύγκρουση τύπου "bullet"), θα άφηναν πίσω τους ένα γραμμικό ίχνος παρόμοιων γαλαξιών που θα στερούνταν Σκοτεινής Ύλης. Ο DF9 βρέθηκε ακριβώς κατά μήκος αυτού του προτεινόμενου ίχνους, ευθυγραμμισμένος με τους άλλους δύο. Η μηχανική αυτής της σύγκρουσης είναι εντυπωσιακή, καθώς όταν δύο γαλαξίες συγκρούονται με τεράστια ταχύτητα, τα τεράστια νέφη αερίου (που αποτελούν την κανονική ύλη) συγκρούονται μετωπικά, θερμαίνονται, συμπιέζονται και επιβραδύνονται απότομα λόγω της ισχυρής τριβής.
Αντιθέτως, η Σκοτεινή Ύλη έχει μια θεμελιώδη ιδιότητα: δεν αλληλεπιδρά με τον εαυτό της ούτε με την κανονική ύλη (παρά μόνο βαρυτικά). Επομένως, κατά τη διάρκεια της κολοσσιαίας σύγκρουσης, οι αόρατοι θύλακες Σκοτεινής Ύλης των δύο αρχικών γαλαξιών απλώς πέρασαν ο ένας μέσα από τον άλλον σαν φαντάσματα, διατηρώντας την ταχύτητά τους και απομακρυνόμενοι από το σημείο μηδέν. Το αέριο που έμεινε πίσω, συμπιεσμένο και απομονωμένο από τον προστάτη του (τη Σκοτεινή Ύλη), άρχισε να καταρρέει βαρυτικά και να σχηματίζει νέα, τεράστια και εξαιρετικά φωτεινά αστρικά σμήνη. Οι γαλαξίες DF2, DF4 και DF9 αποτελούν τα υπολείμματα αυτής της απομονωμένης ορατής ύλης, που πάγωσε στον χρόνο ως μια αστροφυσική ανωμαλία.
