Η σκοτεινή ύλη είναι μια υποθετική μορφή ύλης που θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει περίπου το 85% της ύλης στο σύμπαν και περίπου το 1/4 της συνολικής ενεργειακής πυκνότητάς του. Η πλειοψηφία της σκοτεινής ύλης θεωρείται ότι είναι μη βαρυονική, ενδεχομένως αποτελούμενη από μερικά μέχρι τώρα μη ανακαλυφθέντα υποατομικά σωματίδια, όπως είναι τα WIMP’s. Πιστεύεται ότι η επίδραση της συγκρατεί ενωμένους τους γαλαξίες, ενώ τελευταία πέρασε ακόμη ένα πειραματικό τεστ για να επιβεβαιωθεί η ύπαρξή της.
Η επιτάχυνση ως συνάρτηση της ακτίνας στον γαλαξία NGC 4455
Είναι ένα αντικείμενο τόσο συναρπαστικό όσο είναι μυστηριώδες και ενώ πολλοί κοσμολόγοι και αστροφυσικοί αποδέχονται σθεναρά την ύπαρξή της, εξακολουθούν να υπάρχουν ομάδες επιστημόνων που πιστεύουν ότι οι επιδράσεις που αποδίδονται στη σκοτεινή ύλη θα μπορούσαν να εξηγηθούν από τροποποιημένες θεωρίες βαρύτητας.
Μια νέα έρευνα που διεξήχθη από τη Διεθνή Σχολή Προηγμένων Μελετών στην Ιταλία (SISSA), θα μπορούσε να απαντήσει σε μερικές από τις πιο πρόσφατες ερωτήσεις σχετικά με την παρουσία σκοτεινής ύλης μέσα στους γαλαξίες – εξαλείφοντας τις εμπειρικές σχέσεις για την υποστήριξη εναλλακτικών θεωριών. Η μελέτη – που δημοσιεύτηκε στην Astrophysical Journal - προσφέρει επίσης νέες ιδέες για την κατανόηση της φύσης της σκοτεινής ύλης και της σχέσης της με τη συνηθισμένη ύλη.
Από την διαστολή του σύμπαντος έως την κίνηση των άστρων στους γαλαξίες υπάρχουν πολλά φαινόμενα που δεν μπορούν να εξηγηθούν από την παρουσία μόνο βαρυονικής ύλης – βαρυόνια, όπως πρωτόνια και νετρόνια – σαν την ύλη που βλέπουμε γύρω μας.
Η δύναμη της βαρύτητας που παράγεται από την ύλη είναι ανεπαρκής για να εξηγήσει την παρατηρούμενη ελκτική δύναμη που συνδέει τους γαλαξίες- οδηγώντας στη θεωρία της ύπαρξης μιας σκοτεινής ύλης και στην ιδέα ότι οι γαλαξίες είναι ενσωματωμένοι μέσα σε σφαιρικούς φωτοστεφάνους (άλως) που αποτελείται από τέτοιου είδους σκοτεινή ύλη.
Πριν από τρία χρόνια, κάποιοι αστροφυσικοί στο Πανεπιστήμιο Case Western Reserve αμφισβήτησαν έντονα ό, τι γνωρίζαμε για το σύμπαν και το σε βάθος έργο πολλών ερευνητών, αμφισβητώντας έτσι την ύπαρξη σκοτεινής ύλης στους γαλαξίες.
Έτσι, η Chiara Di Paolo και η ομάδα της ανέλυσαν τις καμπύλες περιστροφής 153 γαλαξιών, κυρίως σπειροειδών γαλαξιών, αποκτώντας έτσι μια εμπειρική σχέση μεταξύ της συνολικής βαρυτικής επιτάχυνσης των παρατηρούμενων άστρων και της συνηθισμένης ύλης της κλασικής Νευτώνειας θεωρίας.
«Αυτή η εμπειρική σχέση, η οποία φαινόταν έγκυρη σε όλους τους γαλαξίες που αναλύθηκαν και σε οποιαδήποτε γαλαξιακή ακτίνα, αιτιολόγησε την εξήγηση της βαρυτικής επιτάχυνσης χωρίς αναπόφευκτα να θέσει υπό αμφισβήτηση τη σκοτεινή ύλη, αλλά συμπεριλαμβάνοντας, για παράδειγμα, θεωρίες τροποποιημένης βαρύτητας όπως η τροποποιημένη Νευτώνεια δυναμική (MOND). ” , λέει η Di Paolo
Οι ερευνητές ήθελαν να επαληθεύσουν αυτή τη σχέση, αναλύοντας τις καμπύλες περιστροφής γαλαξιών εκτός από το κλασικό σπειροειδές είδος – σε 72 γαλαξίες με χαμηλή φωτεινότητα επιφάνειας (LSB) και 34 νάνους επίπεδους γαλαξίες. Βρήκαν μια σχέση, που πέρα από τη συνολική βαρυτική επιτάχυνση και της συνηθισμένης ύλης, αφορούσε επίσης τη γαλαξιακή ακτίνα και τη μορφολογία των γαλαξιών.
Ο Paolo Salucci, καθηγητής αστροφυσικής στο Κέντρο Ερευνών SISSA και ένας από τους ερευνητές, λέει: «Έχουμε μελετήσει τη σχέση μεταξύ της συνολικής επιτάχυνσης και του συνηθισμένου υλικού σε 106 γαλαξίες, επιτυγχάνοντας διαφορετικά αποτελέσματα από αυτά που είχαν παρατηρηθεί προηγουμένως.
“Αυτό δεν αποδεικνύει μόνο την ανακριβή εμπειρική σχέση που περιγράφηκε προηγουμένως, αλλά αφαιρεί τις αμφιβολίες για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης στους γαλαξίες. Επιπλέον, η νέα σχέση που βρέθηκε θα μπορούσε να παράσχει κρίσιμες πληροφορίες για την κατανόηση της φύσης αυτής της αόριστης συνιστώσας της ύλης. ”
Αυτή έρευνα μας δίνει την πεποίθηση ότι η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν λειτουργεί και ότι δεν χρειάζεται τίποτα ασυνήθιστο όπως η MOND”.
