Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής το Rutgers University αποκάλυψε στοιχεία που φωτίζουν τον ρόλο της Σκοτεινής Ύλης στη διαμόρφωση των γαλαξιών. Μελετώντας πάνω από 100.000 γαλαξίες που εκπέμπουν Lyman-alpha ακτινοβολία, οι ερευνητές χαρτογράφησαν την αόρατη «σκελετική δομή» του Σύμπαντος και εντόπισαν τα λεγόμενα «αποτυπώματα» της Σκοτεινής Ύλης.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο Astrophysical Journal Letters και προσφέρουν μια σπάνια ευκαιρία να κατανοήσουμε καλύτερα πώς οι γαλαξίες αναπτύχθηκαν και εξελίχθηκαν από τα πρώτα στάδια του Σύμπαντος έως σήμερα.
Η Σκοτεινή Ύλη αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης Φυσικής. Δεν εκπέμπει φως ή ενέργεια και, επομένως, δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα με τηλεσκόπια. Παρ’ όλα αυτά, η ύπαρξή της θεωρείται αναμφισβήτητη, καθώς η βαρύτητά της επηρεάζει την κίνηση των γαλαξιών και την κατανομή τους στο Διάστημα. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις, η Σκοτεινή Ύλη αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος.
Όπως εξήγησε ο Eric Gawiser, καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Rutgers και μέλος της ερευνητικής ομάδας, «η ανάλυση αυτών των αποτυπωμάτων μας δίνει πολύτιμες πληροφορίες για τη μάζα Σκοτεινής Ύλης γύρω από τους γαλαξίες». Τα στοιχεία δείχνουν μάλιστα ότι οι γαλαξίες που εκπέμπουν Lyman-alpha εξελίχθηκαν σε συστήματα όμοια με τον δικό μας Γαλαξία.
Η μελέτη βασίστηκε σε δεδομένα από το ODIN (One-hundred-square-degree DECam Imaging in Narrowbands), μια από τις μεγαλύτερες αστρονομικές έρευνες που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι σήμερα. Οι επιστήμονες ανέλυσαν εικόνες ευρείας πεδίου από την περιοχή του ουρανού που είναι γνωστή ως COSMOS, μία από τις πιο εκτενείς χαρτογραφήσεις του βαθιού ουρανού.
Χρησιμοποιώντας γαλαξίες Lyman-alpha ως «φάρους», παρακολούθησαν τρεις διαφορετικές χρονικές περιόδους: 2,8 δισεκατομμύρια, 2,1 δισεκατομμύρια και 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Εκείνη την εποχή, οι γαλαξίες αυτοί ήταν νεαροί, σχημάτιζαν άστρα με έντονους ρυθμούς και παρήγαγαν την χαρακτηριστική ακτινοβολία τους χάρη στο υδρογόνο που περιείχαν. Αυτή η φωτεινή «υπογραφή» τους καθιστά ιδανικούς για μελέτη σε μεγάλες αποστάσεις.
Η επικεφαλής της έρευνας, η υποψήφια διδάκτορας Dani Herrera, σημείωσε:
Θέλαμε να εντοπίσουμε τη Σκοτεινή Ύλη, της οποίας η βαρύτητα οδηγεί τους γαλαξίες να συγχωνεύονται και να μεγαλώνουν. Αν καταλάβουμε πού βρίσκεται και πώς εξελίχθηκε, μπορούμε να εξηγήσουμε καλύτερα και την ίδια την πορεία του Σύμπαντος.
Η ομάδα χρησιμοποίησε την τεχνική του clustering, δηλαδή τη μελέτη του πώς κατανέμονται οι γαλαξίες στο διάστημα σε σχέση με μια τυχαία διασπορά. Μέσα από αυτόν τον υπολογισμό, μπόρεσαν να αποτυπώσουν τις περιοχές όπου η Σκοτεινή Ύλη είναι πιο πυκνή. Οι χάρτες που προέκυψαν θυμίζουν γεωγραφικά τοπογραφικά σχέδια, με τις «υψομετρικές καμπύλες» να αντιστοιχούν σε συγκεντρώσεις Σκοτεινής Ύλης.
Το εύρημα που ξεχώρισε ήταν ότι μόλις το 3% έως 7% αυτών των πυκνών περιοχών φιλοξενούν γαλαξίες που εκπέμπουν Lyman-alpha. Αυτό σημαίνει πως οι συγκεκριμένοι γαλαξίες αντιπροσωπεύουν μια παροδική φάση στη ζωή τους, λάμποντας με αυτόν τον ιδιαίτερο τρόπο μόνο για λίγες δεκάδες ή εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια – ένα ασήμαντο διάστημα σε κοσμική κλίμακα.
Η Herrera τόνισε ότι η Σκοτεινή Ύλη λειτουργεί σαν «βαρυτική κόλλα». Δημιουργεί αόρατα φρέατα μέσα στα οποία το αέριο συσσωρεύεται και σχηματίζει γαλαξίες. Χωρίς αυτήν, οι γαλαξίες πιθανότατα δεν θα μπορούσαν να αναπτυχθούν και να αποκτήσουν τη μορφή που έχουν σήμερα.
Ο Gawiser πρόσθεσε:
Χρησιμοποιήσαμε την κατανομή αυτών των γαλαξιών για να βρούμε πού η Σκοτεινή Ύλη είναι πιο συμπυκνωμένη. Είναι σαν να βλέπουμε το αποτύπωμα της σκοτεινής ύλης στον μακρινό Κόσμο.
Η έρευνα δεν περιορίζεται μόνο στη μελέτη της εξέλιξης των γαλαξιών. Προσφέρει επίσης νέες γνώσεις για τα μοντέλα που περιγράφουν τη δομή του Σύμπαντος. Καθώς το ODIN survey συνεχίζεται και διευρύνεται με νέες παρατηρήσεις, οι επιστήμονες αναμένουν ακόμη πιο ακριβείς χάρτες της κοσμικής «αράχνης» που σχηματίζει το πλέγμα της Σκοτεινής Ύλης.
Παρότι η ίδια η φύση της Σκοτεινής Ύλης εξακολουθεί να παραμένει άγνωστη, το πού βρίσκεται και πώς αλληλεπιδρά με την ορατή ύλη προσφέρει κρίσιμες ενδείξεις για την κατανόηση του Σύμπαντος. Όπως χαρακτηριστικά είπε ο Gawiser:
Κάποιοι προσπαθούν να καταλάβουν τι είναι η Σκοτεινή Ύλη. Εμείς προσπαθούμε να βρούμε πού είναι και τι σημαίνει αυτό για την εξέλιξη του Κόσμου.
Η χαρτογράφηση των αόρατων αυτών «αποτυπωμάτων» δεν είναι απλώς ένα επιστημονικό κατόρθωμα. Είναι ένα βήμα πιο κοντά στη λύση ενός από τα πιο συναρπαστικά μυστήρια της σύγχρονης αστροφυσικής: πώς η αόρατη Σκοτεινή Ύλη διαμόρφωσε τον ουρανό που βλέπουμε σήμερα.
[via]
