Έκπληξη από τη διαπίστωση ύπαρξης πολύ μεγάλων γαλαξιών στα αρχικά στάδια του Σύμπαντος

Από την ιστοσελίδα Physics News Update, Ιανουάριος 2004

Μια νέα μελέτη μας λέει ότι  τεράστιοι γαλαξίες σχηματίστηκαν απίστευτα νωρίς. Θα περιμέναμε ότι τα είδη που θα κυριαρχούσαν μεταξύ των πιο μακρινών και αρχαιότερων γαλαξιών, θα ήταν μικρότεροι, πιο θερμοί, πιο νέοι και πιο γαλαζωποί γαλαξίες. Ίσως κατά τη φάση της σύγκρουσης και συγχώνευσης με τους γείτονές τους.

Όμως, η νέα μελέτη που έγινε με τη χρήση του τηλεσκοπίου των 8,1 μέτρων στο Βόρειο Δίδυμο παρατηρητήριο  στη Χαβάη (το Νότιο Δίδυμο Τηλεσκόπιο είναι εγκατεστημένο στη Χιλή), δείχνει ότι μάλλον μετά από ένα μικρό χρονικό διάστημα μετά το Big Bang, το Σύμπαν ήταν ήδη γεμάτο με τεράστιους, κοκκινωπούς, ώριμους ελλειπτικού σχήματος γαλαξίες. 

Η λεπτομερής χαρτογράφηση των πιο απομακρυσμένων περιοχών του Σύμπαντος, που επιχειρείται με τη βοήθεια της νέας μεθόδου, οδήγησε γρήγορα στο πρώτο σημαντικό αποτέλεσμα: πέρα από τους νέους και λαμπρούς γαλαξίες, που γνωρίζαμε ήδη, υπάρχουν πολλοί περισσότεροι ώριμοι και αμυδροί. Αυτό το αποτέλεσμα αντίκειται πλήρως στις σημερινές αστρονομικές θεωρίες για τη δημιουργία των γαλαξιών κατά τα πρώτα στάδια του Σύμπαντος, αμέσως μετά τη Μεγάλη Εκρηξη

Η ομάδα του προγράμματος Gemini Deep Deep Survey (GDDS) εξερεύνησε την περιοχή της κοσμικής ιστορίας που ονομάζεται "έρημος της ερυθρής μετατόπισης", την εποχή δηλαδή μεταξύ 3 έως 6 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang και βρήκε, προς έκπληξή της, άφθονους μεγάλης μάζας γηραιούς γαλαξίες εκεί που αναμένονταν ελάχιστοι. Ο Roberto Abraham (του πανεπιστημίου του Toronto) και οι συνεργάτες του παρουσίασαν τα αποτελέσματά τους στην συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρίας στην Atlanta. 

Ο Patrick McCarthy (του Ινστιτούτου Carnegie) εξήγησε ότι η έρευνα αυτή μας δείχνει πως μετά από 4 δισεκατομμύρια χρόνια από τη γέννηση του Σύμπαντος υπήρχαν ήδη γαλαξίες που ήταν ηλικίας 3 δισεκατομμυρίων ετών. Αυτά τα χρονικά περιθώρια είναι πολύ μικρά για το σχηματισμό κάποιου αντικειμένου τόσο μεγάλου όσο οι ελλειπτικοί γαλαξίες. 

Πέρα από αυτό, οι γαλαξίες της έρευνας φέρουν μεγάλη ποσότητα από τα βαρύτερα μέταλλα. Κάτι τέτοιο μπορεί να δημιουργηθεί μόνο μετά από αλλεπάλληλους κύκλους αστρικών γεννήσεων και διασκορπισμού υλικών με εκρήξεις σούπερ νόβα. Για να θέσουμε το ζήτημα με δημογραφικούς όρους: Πως θα μπορούσαν να υπάρχουν τόσοι πολλοί μεσήλικες, τόσο νωρίς; Το ερώτημα αυτό, σύμφωνα με τον  Roberto Abraham, θα κάνει τους θεωρητικούς να ιδρώσουν.

Εκτός από την παρουσία γηραιών γαλαξιών με ερυθρή μετατόπιση γύρω στο 2, που αποκάλυψε η παραπάνω έρευνα, αποκαλύφθηκαν επίσης τεράστιες δομές σ' αυτό το πρώιμο Σύμπαν. Αυτό σημαίνει ότι το μέρος εκείνο του κοσμολογικού μοντέλου που αφορά τουλάχιστον τη γέννηση των γαλαξιών, χρειάζεται αναθεώρηση. 

Από την άλλη, μια ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποίησε το τηλεσκόπιο Blanco του Διαμερικανικού παρατηρητηρίου στη Χιλή και το Αγγλο-Αυστραλιανό τηλεσκόπιο στην Αυστραλία, ανέφερε την παρατήρηση μιας ομάδας από 37 γαλαξίες, όλοι τους με ερυθρή μετατόπιση γύρω στο 2.38, να βρίσκονται διεσπαρμένοι σε μια περιοχή 300 εκατομμυρίων ετών φωτός στον ουρανό. Ο  Povilas Palunas (του πανεπιστημίου του Texas) είπε ότι αυτό συνιστά την μεγαλύτερη δομή που έχει παρατηρηθεί στο μακρινό Σύμπαν. 

Σύμφωνα με τα μοντέλα που εξομοιώνουν τον τρόπο που η θερμή διάχυτη ύλη στο νεαρό Σύμπαν σχημάτισε τους πρώτους κόμβους και τα νήματα της πρωτοδομής των γαλαξιών, μια τέτοια συγκέντρωση δεν θα μπορούσε να έχει συμβεί τόσο σύντομα. 

Η στατιστική περίπτωση να πούμε ότι αυτή η συλλογή των λαμπρών γαλαξιών (επειδή οι αμυδρότεροι δεν φαίνονται) είναι πραγματικά μια εξελικτική δομή και όχι απλά μια τυχαία δημιουργία, εκφράζεται ως πιθανότητα 1000 προς 1. Η εκτίμηση αυτή γίνεται κοιτάζοντας όχι τη συγκεκριμένη διάταξη των γαλαξιών, αλλά στο μέγεθος του κενού που υπάρχει μεταξύ των γαλαξιών. 

Ο Povilas Palunas (του πανεπιστημίου του Texas) είπε ότι ο ίδιος και οι συνάδελφοί του θα ήθελαν στη συνέχεια να εξετάσουν και τις γειτονικές περιοχές στην απώτατη αυτή περιοχή του διαστήματος, για να διαπιστώσουν ότι αυτή η δομή της ύλης που παρατήρησαν στα αρχικά τους ευρήματα (στον νότιο αστερισμό Grus), επαναλαμβάνεται και εκεί και δεν είναι ένα τυχαίο και απομονωμένο γεγονός. 

Οι επιστήμονες μέχρι σήμερα πίστευαν ότι τέτοιου είδους μεγάλοι σχηματισμοί χρειάζονταν πολύ περισσότερο χρόνο για να αναπτυχθούν. Έτσι, οι αστροφυσικοί έχουν ήδη προτείνει τις κατευθύνσεις στις οποίες θα πρέπει να αναζητήσουμε τις απαντήσεις για την παρατήρηση τόσο ώριμων γαλαξιών σε μεγάλες αποστάσεις.

Είναι οι μελανές οπές και η σκοτεινή ύλη. Πραγματικά, η ύπαρξη πληθώρας μελανών οπών στην πρώιμη ιστορία του Σύμπαντος θα μπορούσε να ευνοήσει την ταχεία εξέλιξη των πρώτων γαλαξιών, αλλά κανένας μέχρι στιγμής δεν μπορεί να εξηγήσει πώς δημιουργήθηκαν αυτές οι μελανές οπές και πού είναι σήμερα κρυμμένες και δεν τις βλέπουμε.

Μια άλλη πιθανή εξήγηση θα μπορούσε να εξαρτάται από τις, άγνωστες ως τώρα, ιδιότητες της σκοτεινής ύλης. Σήμερα γνωρίζουμε ότι το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο Σύμπαν δεν ακτινοβολεί και άρα δεν είναι δυνατό να το παρατηρήσουμε. Κανένας δεν γνωρίζει μέχρι στιγμής από τι αποτελείται αυτή η σκοτεινή ύλη, είναι σίγουρο όμως ότι αυτή συμπυκνώθηκε πρώτη για τη δημιουργία αόρατων σε μας γαλαξιών, οι οποίοι στη συνέχεια προσέλκυσαν και τη φωτεινή ύλη που παρατηρούμε σήμερα. Ίσως λοιπόν οι ιδιότητες της σκοτεινής ύλης να ευνόησαν τη γρήγορη εξέλιξη των γαλαξιών.

Όποια και αν είναι η σωστή απάντηση στον γρίφο της δημιουργίας των γαλαξιών, θα χρειαστεί σημαντική πειραματική και θεωρητική προσπάθεια για να την ανακαλύψουμε.

Αναφορά: Χ. Βάρβογλης  (ΒΗΜΑ)