Οι σπείρες του Γαλαξία μας
Σ’ ένα διαστελλόμενο σύμπαν, ο κάθε παρατηρητής βλέπει τον εαυτό του ως το κέντρο της διαστολής. Μεγάλες συγκεντρώσεις γαλαξιών απομακρύνονται από άλλες τέτοιες συγκεντρώσεις με ταχύτητες ανάλογες του παρατηρητή. Αυτό το κοσμικής κλίμακας φαινόμενο ονομάζεται “ροή Hubble”. Αποδείχθηκε όμως ότι το τοπικό σμήνος γαλαξιών – που περιλαμβάνει τον Γαλαξία μας, εκείνον της Παρθένου και χιλιάδες άλλους – αποκλίνει από τη διαδρομή που έπρεπε να ακολουθεί σύμφωνα με αυτή την ροή Hubble. Στην πραγματικότητα κινούμαστε με ταχύτητα 600 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο προς την κατεύθυνση του αστερισμού του Κενταύρου.
Το 1990, οι αμερικανοί αστρονόμοι Alan Dressler και Sandra Faber υποστήριξαν ότι ο Γαλαξίας μαζί με τους γειτονικούς του ρέουμε προς αυτή την κατεύθυνση σαν ένας ουράνιος ποταμός που έλκεται από το βαρυτικό πεδίο μιας μεγάλης συγκέντρωσης μάζας, που ονομάστηκε Μεγάλος Ελκυστής. Υπολογίζεται ότι απέχει 147 εκατομμύρια έτη φωτός και το μεγαλύτερο μέρος του είναι καλυμμένο από τη σκόνη του δικού μας Γαλαξία. Κατ’ εκτίμηση η μάζα του υπολογίστηκε ότι είναι ίση με 5×1016 ήλιους.
Μόλις 7.500 γαλαξίες περιλαμβάνει η έκταση όπου βρίσκεται ο Μεγάλος Ελκυστής και το 90% της ύλης είναι στην παράξενη και άγνωστη ακόμα μορφή της σκοτεινής ύλης. Η σκοτεινή ύλη ελέγχει ορισμένα χαρακτηριστικά της γαλαξιακής περιστροφής καθώς και τη βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ των γαλαξιών. Δεν έχει ακόμα διαπιστωθεί αυτή η βαρυτική αλληλεπίδραση αλλά σίγουρα υπάρχει.
Η σκοτεινή ύλη
Οι προτάσεις για την σύνθεση της σκοτεινής ύλης είναι αρκετές: Η μία είναι ότι αποτελείται από ψυχρά WIMP (Ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια με μάζα), που ρέουν μέσα στο διάστημα και αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την υπόλοιπη ύλη (άτομα, ηλεκτρόνια, φωτόνια), πχ να διέρχονται από τη Γη χωρίς να αλληλεπιδράσουν με κανένα άτομο. Αυτή η ομάδα σωματιδίων δεν έχουν φορτίο και δεν είναι βαρυονικά σωματίδια.
Τέτοια σωματίδια (WIMP) προβλέπονται κυρίως από θεωρίες που ξεπερνούν τα πλαίσια του καθιερωμένου μοντέλου της Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων και τα οποία στηρίζονται συνήθως στην έννοια της υπερσυμμετρίας ανάμεσα στους δύο βασικούς τύπους σωματιδίων (με βάση το σπιν), τα μποζόνια και τα φερμιόνια.
Μια άλλη πρόταση είναι να είναι θερμή ύλη και να έχει τη μορφή νετρίνων με μάζα. Το νετρίνο μπορεί να έχει ελάχιστη μάζα – περίπου 1eV/c2 – αλλά το πλήθος τους είναι τεράστιο, η έστω και ελάχιστη μάζα του, φτάνει για να δώσει την μάζα που λείπει.
Μπορεί η σκοτεινή ύλη να έχει τη μορφή των MACHO (συμπαγή αντικείμενα που σχηματίζουν την Άλω των γαλαξιών). Η άλως των γαλαξιών είναι το κεντρικό σφαιρικό τμήμα των γαλαξιών και πιστεύεται ότι περιέχουν μικρούς πλανήτες στο μέγεθος του Δία ή ψυχρούς καφέ ή κόκκινους νάνους ή μικρές αστρικές μαύρες τρύπες.
Επίσης, μπορεί να είναι με τη μορφή μεσογαλαξιακών νεφών και σκόνης ή ακόμη σκοτεινών γαλαξιών.
Πάντως σήμερα η έρευνα για να εντοπιστεί η φύση της σκοτεινής ύλης έχει μεταφερθεί και στο εργαστήριο, όπου δοκιμάζονται οι συνέπειες θεωριών που προβλέπουν ασυνήθιστα και εξωτικά σωματίδια, τα οποία, αν υπάρχουν, θα βοηθούσαν στη διαλεύκανση του μυστηρίου. Για παράδειγμα θεωρίες δέχονται την ύπαρξη παράξενων σωματιδίων, όπως είναι το φωτίνο των υπερσυμμετρικών θεωριών βαρύτητας, το άξιον των ενοποιημένων θεωριών των ασθενών, των ηλεκτρομαγνητικών και των ισχυρών αλληλεπιδράσεων, και τέλος τα υπερβαρέα σωματίδια της θεωρίας των υπερχορδών.
Ένα σωματίδιο που θα μπορούσε εδώ να παίξει σημαντικό ρόλο είναι το νετραλίνο, το υπερσυμμετρικό σωματίδιο του νετρίνου, το οποίο (αν υπάρχει) θα πρέπει να έχει μάζα ανάμεσα σε 20GeV και 1.000GeV (20 έως 1.000 φορές τη μάζα του πρωτονίου!). Σε διάφορα πειράματα που λαμβάνουν χώρα σε διάφορα σημεία του κόσμου γίνεται προσπάθεια σε μεγάλες υπόγειες δεξαμενές να εντοπιστούν τέτοια εξωτικά σωματίδια, τα οποία μπορεί να υπάρχουν ως υπολείμματα του Big Bang.
