Μια ομάδα αστρονόμων, με επικεφαλής ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Durham, κατάφερε να χαρτογραφήσει με πρωτοφανή ακρίβεια την «αόρατη σκαλωσιά» που συγκρατεί το Σύμπαν. Χρησιμοποιώντας τις προηγμένες δυνατότητες του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST) της NASA, οι επιστήμονες δημιούργησαν τον πιο ευκρινή χάρτη Σκοτεινής Ύλης που έχει παραχθεί μέχρι σήμερα, επιβεβαιώνοντας τον καθοριστικό της ρόλο στη γέννηση και την εξέλιξη των γαλαξιών.
Η μελέτη ρίχνει νέο φως σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης κοσμολογίας: πώς μια ουσία που δεν μπορούμε να δούμε, να αγγίξουμε ή να ανιχνεύσουμε άμεσα, κατάφερε να σμιλέψει το Σύμπαν στη μορφή που γνωρίζουμε σήμερα.
Το «φάντασμα» που κινεί τα νήματα
Η Σκοτεινή Ύλη παραμένει ένας από τους πιο αινιγματικούς γρίφους της φυσικής. Δεν εκπέμπει, δεν ανακλά και δεν απορροφά φως, καθιστώντας την ουσιαστικά αόρατη στα συμβατικά τηλεσκόπια. Ωστόσο, η παρουσία της είναι αδιαμφισβήτητη λόγω της βαρυτικής επίδρασης που ασκεί στην ορατή ύλη. Όπως εξηγεί ο καθηγητής Richard Massey από το Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Durham, δισεκατομμύρια σωματίδια σκοτεινής ύλης περνούν μέσα από το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε. Όμως, σε κοσμική κλίμακα, η βαρύτητά της είναι αυτή που συγκρατεί τον γαλαξία μας ενωμένο. Χωρίς αυτήν, ο Γαλαξίας μας θα διαλυόταν από την ταχύτητα της περιστροφής του.
Ο νέος χάρτης αποκαλύπτει ότι η Σκοτεινή Ύλη λειτουργεί ως ο θεμελιώδης «αρχιτέκτονας» του Σύμπαντος. Στις απαρχές του κόσμου, η Σκοτεινή Ύλη άρχισε να συγκεντρώνεται πρώτη, δημιουργώντας βαρυτικά «πηγάδια». Αυτές οι πυκνές περιοχές προσέλκυσαν στη συνέχεια την κανονική ύλη — αέριο και σκόνη — επιτρέποντας τη δημιουργία άστρων, γαλαξιών και τελικά πλανητών.
Μια ματιά στο πεδίο COSMOS
Για να επιτύχουν αυτό το αποτέλεσμα, οι ερευνητές έστρεψαν το τηλεσκόπιο James Webb σε μια περιοχή του ουρανού γνωστή ως πεδίο COSMOS, στον αστερισμό του Εξάντα. Η περιοχή αυτή, η οποία καλύπτει έκταση περίπου 2,5 φορές μεγαλύτερη από την Πανσέληνο, παρατηρήθηκε για συνολικά 255 ώρες.
Η ομάδα εντόπισε σχεδόν 800.000 γαλαξίες, πολλοί από τους οποίους ήταν προηγουμένως άγνωστοι. Αυτός ο αριθμός είναι σχεδόν δεκαπλάσιος σε σύγκριση με προηγούμενους χάρτες από επίγεια τηλεσκόπια και διπλάσιος από αυτούς που παρήγαγε το θρυλικό διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε βασίζεται στο φαινόμενο του «βαρυτικού φακού». Καθώς το φως από μακρινούς γαλαξίες ταξιδεύει προς τη Γη, καμπυλώνεται από τη βαρύτητα της Σκοτεινής Ύλης που παρεμβάλλεται, όπως ακριβώς το φως παραμορφώνεται όταν περνά μέσα από ένα ανώμαλο γυαλί. Μετρώντας αυτές τις μικροσκοπικές παραμορφώσεις στα σχήματα των γαλαξιών, οι επιστήμονες μπόρεσαν να υπολογίσουν την κατανομή και την πυκνότητα της Σκοτεινής Ύλης με πρωτοφανή λεπτομέρεια.
Από τη θολή εικόνα στην υψηλή ευκρίνεια
Η Δρ. Diana Scognamiglio από το Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA, η οποία συμμετείχε στην έρευνα, παρομοίασε την πρόοδο αυτή με τη μετάβαση από μια θολή φωτογραφία σε μια εικόνα υψηλής ευκρίνειας. Πλέον, δεν βλέπουμε απλώς γενικές συγκεντρώσεις μάζας, αλλά τις λεπτές δομές και τα νήματα που συνδέουν τους γαλαξίες μεταξύ τους.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά ευρήματα είναι η τέλεια ευθυγράμμιση μεταξύ της Σκοτεινής και της ορατής ύλης. Όπου υπάρχει συγκέντρωση κανονικής ύλης (όπως σμήνη γαλαξιών), υπάρχει αντίστοιχα και πυκνή Σκοτεινή Ύλη. Αυτή η παρατήρηση επιβεβαιώνει ότι η αλληλεπίδραση των δύο δεν είναι τυχαία, αλλά αποτέλεσμα μιας μακροχρόνιας κοσμικής «συνεργασίας» που διέπεται από τη βαρύτητα.
Σημαντικό ρόλο στην έρευνα έπαιξε και το όργανο MIRI (Mid-Infrared Instrument) του James Webb, στην ανάπτυξη του οποίου συνέβαλε το Κέντρο Εξωγαλαξιακής Αστρονομίας του Πανεπιστημίου Durham. Το MIRI επέτρεψε στους αστρονόμους να δουν μέσα από πυκνά νέφη κοσμικής σκόνης, αποκαλύπτοντας γαλαξίες που μέχρι τώρα παρέμεναν κρυμμένοι, βελτιώνοντας σημαντικά την ακρίβεια των μετρήσεων απόστασης.
Το μέλλον της κοσμολογικής χαρτογράφησης
Ο Δρ. Gavin Leroy, συν-επικεφαλής της μελέτης, τονίζει ότι αυτός ο χάρτης μας βοηθά να κατανοήσουμε πώς ένα αόρατο συστατικό κατέστησε δυνατή την εμφάνιση της ζωής. Χωρίς την πρώιμη βαρυτική επιρροή της Σκοτεινής Ύλης, τα χημικά στοιχεία που απαιτούνται για τη ζωή ενδέχεται να μην είχαν σχηματιστεί ποτέ στον γαλαξία μας.
Η συγκεκριμένη μελέτη αποτελεί μόνο την αρχή. Η περιοχή που χαρτογραφήθηκε θα λειτουργήσει ως σημείο αναφοράς για μελλοντικές αποστολές. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Euclid του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και το επερχόμενο Nancy Grace Roman Space Telescope της NASA σχεδιάζουν να επεκτείνουν αυτή τη χαρτογράφηση σε ολόκληρο το Σύμπαν. Στόχος είναι να αποκρυπτογραφήσουν τις βασικές ιδιότητες της Σκοτεινής Ύλης και να κατανοήσουν αν και πώς αυτή εξελίχθηκε κατά τη διάρκεια του κοσμικού χρόνου.
