Μια νέα θεωρία ανατρέπει όσα νομίζαμε για τη Σκοτεινή Ύλη, την αινιγματική ουσία που συνθέτει περίπου το 85% της μάζας του Σύμπαντος. Σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη, η Σκοτεινή Ύλη ίσως δεν είναι μια παγωμένη, αδρανής μάζα, αλλά ένα είδος «κοσμικού υπερρευστού», ενός κβαντικού ρευστού που μπορεί να ρέει, να περιστρέφεται και να σχηματίζει σταθερές δομές μέσα στους γαλαξίες.
Η υπόθεση αυτή βασίζεται σε μια εντυπωσιακή αναλογία ανάμεσα στον μικρόκοσμο και στο Σύμπαν: τη συμπεριφορά των συμπυκνωμάτων Bose-Einstein(BEC), εξαιρετικά ψυχρών κβαντικών ρευστών που έχουν παρατηρηθεί σε εργαστήρια, και των τεράστιων σκοτεινών δομών που περιβάλλουν τους γαλαξίες. Οι ερευνητές προτείνουν ότι, αν τα σωματίδια της Σκοτεινής Ύλης είναι εξαιρετικά ελαφριά και αλληλεπιδρούν ασθενώς, τότε μπορεί να συμπεριφέρονται περισσότερο σαν κύματα παρά σαν σωματίδια. Αντί να υπακούουν στους κλασικούς νόμους της ρευστομηχανικής, θα υπακούν σε εξισώσεις τύπου Schrödinger, εκείνες που περιγράφουν τη συμπεριφορά των κβαντικών κυμάτων.
Σε αυτό το πλαίσιο, η Σκοτεινή Ύλη δεν θα ήταν πλέον η «ψυχρή» και αδρανής μάζα του παραδοσιακού μοντέλου cold dark matter (CDM), αλλά μια δυναμική, συνεκτική ουσία, ικανή να κινείται όπως ένα υπερρευστό. Ένα υπερρευστό — όπως το ήλιο-4 σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες — έχει μια μοναδική ιδιότητα: όταν περιστρέφεται, δεν γυρίζει όπως ένα κοινό υγρό. Αντίθετα, σχηματίζει μικροσκοπικούς, ποσοτικοποιημένους στροβίλους, λεπτές στήλες ρευστού που περιστρέφονται γύρω από έναν άξονα.
Οι ερευνητές προσομοίωσαν σε υπερυπολογιστές την εξέλιξη ενός σφαιρικού νέφους Σκοτεινής Ύλης με ελάχιστη αρχική περιστροφή. Μέσα σε λίγες «δυναμικές μονάδες χρόνου», όπως τις ονομάζουν, το σφαιρικό νέφος άρχισε να ισοπεδώνεται και να αποκτά ενιαία περιστροφή. Στο κέντρο σχηματίστηκε μια σταθερή δομή που οι επιστήμονες ονομάζουν soliton (ένα είδος αυτοσυντηρούμενου κύματος) γύρω από την οποία οργανώθηκαν δεκάδες στροφιλιστές γραμμές, δημιουργώντας μια «πλέξη» στροβίλων στην ισημερινή ζώνη του νέφους. Το αποτέλεσμα θυμίζει τη συμπαγή περιστροφή ενός στερεού σώματος, αν και πρόκειται για ένα καθαρά ρευστό φαινόμενο.
Αυτή η απρόσμενη δυναμική, σύμφωνα με τη μελέτη, θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί πολλοί γαλαξίες παρουσιάζουν έναν ομαλό, σχεδόν συμμετρικό πυρήνα, κάτι που το κλασικό μοντέλο Σκοτεινής Ύλης δυσκολεύεται να αναπαραστήσει. Αντί για μια πυκνή, «αιχμηρή» συγκέντρωση μάζας στο κέντρο, το υπερρευστό σκοτεινό νέφος διαχέει την ενέργεια πιο ομοιόμορφα, δημιουργώντας τις ομαλές καμπύλες φωτεινότητας που παρατηρούνται στα τηλεσκόπια.
Ακόμη πιο εντυπωσιακή είναι η ιδέα ότι αυτοί οι στροβιλισμοί της Σκοτεινής Ύλης δεν περιορίζονται σε έναν μόνο γαλαξία. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι οι γραμμές των στροβίλων μπορεί να εκτείνονται κατά μήκος των κοσμικών νημάτων, δηλαδή των τεράστιων δικτύων ύλης που συνδέουν τους γαλαξίες μεταξύ τους, λειτουργώντας σαν «κβαντικός σκελετός» του Σύμπαντος. Αν αυτή η υπόθεση αποδειχθεί σωστή, τότε η Σκοτεινή Ύλη δεν θα είναι απλώς η αόρατη κόλλα που συγκρατεί τους γαλαξίες, αλλά μια ενεργή, ρευστή δομή που διαμορφώνει το Σύμπαν μέσω κβαντικών φαινομένων σε κοσμική κλίμακα.
Οι επιπτώσεις μιας τέτοιας ανακάλυψης θα ήταν τεράστιες, τόσο για την Κοσμολογία όσο και για τη Σωματιδιακή Φυσική. Η θεωρία του «κοσμικού υπερρευστού» θα μπορούσε να εξηγήσει φυσικά την ομαλή περιστροφή των γαλαξιών χωρίς να απαιτεί ακραίες συγκεντρώσεις μάζας στο κέντρο τους. Θα προσέφερε επίσης νέες προβλέψεις για τις βαρυτικές παραμορφώσεις που μπορούμε να ανιχνεύσουμε, για παράδειγμα μέσω παρατηρήσεων φακών βαρύτητας ή της κίνησης των άστρων στις άκρες των γαλαξιών.
Σε θεωρητικό επίπεδο, η ιδέα γεφυρώνει δύο κόσμους που μέχρι τώρα θεωρούνταν εντελώς ασύμβατοι: την κβαντική φυσική των συμπυκνωμάτων Bose-Einstein, που λειτουργούν κοντά στο απόλυτο μηδέν, και τις γιγαντιαίες δομές του Σύμπαντος που εκτείνονται σε εκατομμύρια έτη φωτός. Είναι σαν η ίδια μαθηματική γλώσσα να περιγράφει ταυτόχρονα τα άτομα και τους γαλαξίες.
Οι ερευνητές ωστόσο είναι προσεκτικοί. Η εργασία τους, όπως σημειώνουν, αποτελεί μόνο το πρώτο βήμα. Οι προσομοιώσεις τους βασίζονται σε απλοποιημένα, μη-σχετικιστικά μοντέλα που δεν λαμβάνουν πλήρως υπόψη τη βαρυτική αλληλεπίδραση ή την επίδραση της Σκοτεινής Ενέργειας. Το επόμενο στάδιο της έρευνας θα είναι η ανάπτυξη τρισδιάστατων, ρεαλιστικών προσομοιώσεων όπου οι στροβιλισμοί θα μπορούν να εξελίσσονται δυναμικά, σχηματίζοντας δακτυλίους, κόμβους ή ακόμα και «κβαντικά νήματα» που συνδέουν μακρινούς γαλαξίες.
Αν και βρισκόμαστε ακόμη μακριά από την οριστική απάντηση για το τι είναι η Σκοτεινή Ύλη, η ιδέα ότι μπορεί να ρέει σαν υπερρευστό προσφέρει μια συναρπαστική νέα οπτική. Αν επαληθευθεί, δεν θα αλλάξει μόνο ο τρόπος που βλέπουμε το Σύμπαν, αλλά και η ίδια η κατανόησή μας για τη φυσική, από το απειροελάχιστο έως το απέραντο.
[source]
