Επιστήμονες βρίσκουν στοιχεία για την σκοτεινή ύλη

Πηγή: THE JERUSALEM POST, 28 Σεπτεμβρίου 2005

Μια ομάδα ερευνητών φαίνεται ότι βρήκε στοιχεία για ένα κοσμικό αίνιγμα που έχει βασανίσει για χρόνια τους ερευνητές. Η σκοτεινή ύλη - η ουσία που φαίνεται να αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος - είναι πολύ μυστήρια επειδή εμφανίζεται να είναι απούσα από μερικούς γαλαξίες. Αλλά τελικά είναι εκεί, σύμφωνα με τους ισραηλινούς πανεπιστημιακούς φυσικούς.

Ο κοσμολόγος Avishai Dekel και οι συνεργάτες του δημοσιεύουν τα σημαντικά συμπεράσματά τους στο φημισμένο περιοδικό Nature.

Η σκοτεινή ύλη ονομάζεται έτσι επειδή δεν μπορεί να φανεί άμεσα. Αλλά οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι υπάρχει επειδή οι κινήσεις των άστρων φαίνονται να δείχνουν ότι έλκονται από περισσότερη ύλη, από όση υπάρχει στα ορατά άστρα και τη διαστρική σκόνη.

Έχει δε υπολογιστεί ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί τα τέσσερα πέμπτα της μάζας του σύμπαντος. Κανένας δεν ξέρει από τι αποτελείται - αλλά δεν φαίνεται να μοιάζει με τις  γνωστές μορφές της ύλης.

Η ερευνητική ομάδα, από το Εβραϊκό Πανεπιστήμιο, το Ινστιτούτο Αστροφυσικής στο Παρίσι και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στη Σάντα Κρουζ, ερεύνησε την ανακάλυψη που έγινε το 2003 από μια ομάδα αστρονόμων στο περιοδικό Science, ότι οι αργές ταχύτητες των απομακρυσμένων αστεριών σε μερικούς γαλαξίες είναι ασυμβίβαστες με την παρουσία εκεί της σκοτεινής ύλης. Η ομάδα αυτή έχει δείξει ότι αυτά τα αστέρια μπορούν να κινηθούν αργά, ακόμα κι αν οι γαλαξίες περιέχουν μεγάλα ποσά σκοτεινής ύλης.

Η τρέχουσα θεωρία υποστηρίζει ότι η σκοτεινή ύλη παρουσιάζεται σε μερικούς τύπους γαλαξιών - συγκεκριμένα στους σπειροειδείς - αλλά όχι και στους ελλειπτικούς.

Επειδή το μεγαλύτερο μέρος της ορατής μάζας σε έναν γαλαξία συγκεντρώνεται στο κέντρο του, τα άστρα σε μεγάλες αποστάσεις από το κέντρο αναμενόταν να κινούνται πιο αργά από ότι τα αστέρια που ήταν πιο κοντά στο κέντρο. Οι αστρονόμοι όμως διαπίστωσαν ότι αντιθέτως, τα αστέρια στα περίχωρα των σπειροειδών γαλαξιών φαίνονται να είναι οι ίδιες σε όλες τις αποστάσεις από το κέντρο.

Ο λόγος για αυτό, σύμφωνα με τη θεωρία της σκοτεινής ύλης, είναι η παρουσία ενός τεράστιου φωτοστεφάνου (άλως) από αθέατη σκοτεινή ύλη μέσα και γύρω από τον γαλαξία, η οποία ασκεί μια βαρυτική έλξη στα αστέρια.

Σύμφωνα με τη νέα θεωρία, οι ελλειπτικοί γαλαξίες οφείλουν να περιέχουν σκοτεινή ύλη όπως σε οποιοδήποτε άλλο γαλαξία. Αλλά οι πορείες των αργών αστεριών που φάνηκαν στους ελλειπτικούς γαλαξίες δεν φαίνονταν να δέχονται τη βαρυτική έλξη της σκοτεινής ύλης, που κανονικά θα τους επιτάχυνε.

Ο Dekel όμως και η ομάδα του προτείνουν τώρα ότι μια έλλειψη της σκοτεινής ύλης στους ελλειπτικούς γαλαξίες - που δημιουργούνται όταν συγχωνεύονται μικρότεροι γαλαξίες - θα ήταν πολύ αινιγματική, γιατί οι ελλειπτικοί γαλαξίες προέρχονται από συγχωνεύσεις των δίσκων σπειροειδών γαλαξιών, που αυτοί βέβαια έχουν σκοτεινή ύλη.

"Οι ογκώδεις φωτοστέφανοι από σκοτεινή ύλη σαφώς ανιχνεύονται στους γαλαξιακούς δίσκους, και γιατί λοιπόν να εξαφανίζονται οι φωτοστέφανοι κατά τη διάρκεια των συγχωνεύσεων;" ρωτάει.

Ο Dekel και οι άλλοι επιστήμονες στην ομάδα του εκτέλεσαν προσομοιώσεις σε υπολογιστές για τις συγχωνεύσεις γαλαξιών με τις οποίες διαμορφώθηκαν οι ελλειπτικοί γαλαξίες και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι διαδικασίες θα μπορούσαν να παραγάγουν αστέρια σε επιμηκυμένες τροχιές, που κινούνται αργά - ακόμα και όταν η σκοτεινή ύλη είναι παρούσα.

Οι προσομοιώσεις οργανώθηκαν σε έναν υπερυπολογιστή και αναλύθηκαν από τον Dekel και τους συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής στο Παρίσι. Έδειξαν δε ότι οι παρατηρήσεις που αναφέρθηκαν στο περιοδικό Science κατά το 2003 ήταν μια προβλέψιμη συνέπεια της βίαιης σύγκρουσης και συγχώνευσης των σπειροειδών γαλαξιών που οδηγούν στο σχηματισμό των ελλειπτικών γαλαξιών.

"Εάν βλέπουμε ένα άστρο σε μια μεγάλη απόσταση από το κέντρο του γαλαξία, τότε αυτό το άστρο πρόκειται συνήθως να κινείται είτε μακριά από το κέντρο είτε πίσω προς το κέντρο. Σχεδόν βέβαια, το μεγαλύτερο μέρος της κίνησής του είναι κάθετα στη γραμμή που μας συνδέει μαζί του", εξηγεί ο Dekel. Κάτω λοιπόν από τέτοιες περιστάσεις, το άστρο θα εμφανιζόταν να κινείται αρκετά αργά, αλλά στην πραγματικότητα αυτό δεν συμβαίνει, όπως μας δείχνουν τα υπολογιστικά μοντέλα που μιμούνται τις συγχωνεύσεις των γαλαξιών, όπως μελετώνται από την διεθνή επιστημονική ομάδα.

"Το συμπέρασμά μας είναι ότι αυτό που περιέγραψαν οι κοσμολόγοι το 2003 είναι ακριβώς αυτό που θα πρόβλεπε το μοντέλο της σκοτεινής ύλης", συμπλήρωσε. "Τα συμπεράσματά μας όμως διώχνουν το πρόβλημα που τους ενόχλησε και έτσι είναι πιθανό να καταλάβουμε καλύτερα τις διαδικασίες που περιλαμβάνονται στη δημιουργία των νέων γαλαξιών στο Σύμπαν".