|
Μια νέα μελέτη
από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA προτείνει ότι οι γαλαξίες
διαμορφώνονται μέσα σε μεγάλες μάζες σκοτεινής ύλης. Αυτή η μυστήρια ουσία δεν
εκπέμπει κανένα φως, αλλά έχει μάζα, έτσι μπορεί να έλκει την ύλη ύλη
με τη βαρύτητά της. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι υπάρχει 5-πλάσια
σκοτεινή ύλη στον κόσμο από την κανονική ύλη. Η νέα έρευνα του Spitzer διαπίστωσε ότι
η ποσότητα της σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τους
απόμακρους γαλαξίες είναι εκπληκτικά συνεπής με αυτή την σχέση.
Πώς όμως γεννιούνται οι γαλαξίες; Πάρτε για αρχή άφθονη σκοτεινή
ύλη,
ανακατώνεται έπειτα με αέριο. Αφήστε το μίγμα να καθίσει για μια στιγμή,
και τότε αναδύεται ένας γαλαξίας.
Αυτή η απλή συνταγή για τους γαλαξίες αντανακλά αυτό που οι αστρονόμοι μαθαίνουν για το σχηματισμό
των γαλαξιών. Όπως το ψωμί γίνεται με τη μαγιά, έτσι απαιτείται και μια μυστήρια ουσία στον
κόσμο - η σκοτεινό ύλη - για να αναδυθεί ένας γαλαξίας.
Τώρα, μια νέα μελέτη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA ξεκαθαρίζει
ό,τι ήταν είναι γνωστό για το ουσιαστικό συστατικό των
γαλαξιών. Προτείνει ότι όχι μόνο είναι απαραίτητη η σκοτεινό ύλη, αλλά πρέπει να είναι παρούσα
μια ελάχιστη ποσότητα του υλικού αυτού προτού να μπορέσει να
διαμορφωθεί ένας γαλαξίας. Αν είναι λιγότερη από αυτή την ελάχιστη
ποσότητα δεν θα φτιαχτεί κανένας
γαλαξίας - το κοσμικό αντίτιμο μιας αποτυχημένης φραντζόλας ψωμιού.
"Οι γαλαξίες γεννιούνται μέσα σε τεράστιες μάζες σκοτεινής ύλης",
λέει ο Δρ Duncan Farrah του πανεπιστημίου του Cornell στην Ιθάκη,
"διαπιστώνουμε ότι αυτές οι μάζες φαίνονται να είναι εντυπωσιακά συνεπείς
στο μέγεθος - 5-πλάσια της κανονικής - από γαλαξία σε γαλαξία." Ο Farrah είναι
επικεφαλής συντάκτης
μιας εργασίας που περιγράφει αυτό και άλλα συμπεράσματα σε ένα
πρόσφατο τεύχος του Astrophysical Journal Letters.
Όπως και το όνομα της προτείνει, η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει κανένα φως,
έτσι κανένα συμβατικό τηλεσκόπιο δεν μπορεί να την δει. Η
κανονική ύλη, που περιέχεται στα φυτά, τους ανθρώπους και
σε όλα τα είδη των διαστημικών αντικειμένων, εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική
ακτινοβολία, ή φως. Υπάρχει περίπου πέντε φορές περισσότερη σκοτεινή ύλη στον κόσμο από την κανονική
ύλη.
Ακόμα η σκοτεινή ύλη έχει μάζα, κάτι που σημαίνει ότι μπορεί να
ασκήσει βαρυτική έλξη στην κανονική ύλη.
 Σκοτεινή ύλη στο σμήνος CL 0152-1357
"Η σκοτεινή ύλη έχει βαρύτητα, έτσι έλκει όλο και περισσότερη
σκοτεινή ύλη μαζί με το κανονικό αέριο", λέει ο Δρ Jason Surace του Κέντρου
Επιστήμης Spitzer της NASA. "Ξέρουμε ότι το αέριο συμπυκνώνεται τελικά σε
αστέρια που αποτελούν τους γαλαξίες, αλλά η μελέτη του Spitzer προτείνει ότι
αυτό δεν συμβαίνει έως ότου έχει φθάσει η σκοτεινή ύλη σε μια κρίσιμη
μάζα."
Ο Farrah και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν τα στοιχεία από την
υπέρυθρη εξωγαλαξιακή έρευνα εκτενών ζωνών του Spitzer για να μελετήσει εκατοντάδες
απόμακρων αντικειμένων, τους λεγόμενους υπερ-φωτεινούς υπέρυθρους
γαλαξίες, δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας. Αυτοί
οι νέοι γαλαξίες είναι απίστευτα φωτεινοί και γεμάτοι με άφθονη σκόνη που
σχηματίζουν αστέρια.
Αρχικά, οι ερευνητές προσπαθούσαν να καταλάβουν καλύτερα πώς εξελίσσονται και
συσσωρεύονται μαζί οι νέοι γαλαξίες και η σκοτεινή ύλη, στα
γιγαντιαία σμήνη των ώριμων γαλαξιών, που εξουσιάζουν το σημερινό σύμπαν. "Μπορείτε
να θεωρήσετε ότι οι γαλαξίες κατανέμονται τυχαία στον ουρανό, όπως αν
ρίξουμε μια χούφτα άμμου πάνω στο πάτωμα", εξηγεί ο Farrah. "Αλλά δεν είναι
έτσι, και ο λόγος γι αυτό μπορεί να είναι ότι τα μεγάλα τμήματα της σκοτεινής
ύλης γύρω από τους νέους γαλαξίες προσελκύουν το ένα το άλλο όπως η
κόλλα".
Βρίσκοντας πόσο στενά οι υπερφωτεινοί υπέρυθροι γαλαξίες είχαν
αρχίσει να συσσωρεύονται μαζί, ο Farrah και οι συνάδελφοί του ήταν σε θέση να
μετρήσουν έμμεσα πόση σκοτεινή ύλη - σαν "κόλλα" - ήταν παρούσα. Όσο σφιχτότερη
ήταν η
ομαδοποίηση, τόσο σκοτεινότερη ύλη υπήρχε εκεί. Και έκαναν αυτόν τον
υπολογισμό για δύο σύνολα γαλαξιών σε διάφορες αποστάσεις από τη γη.
Τότε ήταν που παρατήρησαν κάτι παράξενο. Για κάθε γαλαξία που μελέτησαν,
ανεξάρτητα από το πόσο μακριά ήταν, αυτοί φαίνονταν να περιβάλλεται από
κομμάτια σκοτεινής ύλης περίπου
του ίδιου μεγέθους, κάπου 10 τρισεκατομμύρια ηλιακής μάζας.
Κι επειδή οι αστρονόμοι δεν βρήκαν κανένα γαλαξία συνδεμένο με
λιγότερο από 10 τρισεκατομμύρια ηλιακές μάζες σκοτεινής ύλης,
θεωρούν ότι αυτή η ποσότητα πρέπει να είναι κατ' ελάχιστο η απαραίτητη για
να σχηματιστεί ένας υπερφωτεινός υπέρυθρος γαλαξίας.
"Αυτές οι συγκεντρώσεις σκοτεινής ύλης μπορεί να είναι όπως
οι σπόροι που γεννούν
αυτούς τους απόμακρους γαλαξίες", λέει ο Surace. "Παρόμοιοι γαλαξίες
στον κοντινό κόσμο μας σχηματίζονται με έναν απολύτως διαφορετικό τρόπο,
έτσι ό,τι μαθαίνουμε ισχύει για μια διαφορετική εποχή στο σύμπαν μας, πολύ
πίσω στον κοσμικό χρόνο."
Εάν επίσης μπορεί να προκύψουν κι άλλοι τύποι γαλαξιών με παρόμοιους τρόπους είναι
μια συχνή ερώτηση στην αστρονομία. Οι προηγούμενες μελέτες για τους
ιδιαίτερα ενεργητικούς γαλαξίες, τους γνωστούς κβάζαρ, έχουν υπαινιχτεί ότι
αυτά τα αντικείμενα απαιτούν επίσης μια ελάχιστη μάζα από σκοτεινή ύλης για να
γεννηθούν και να αυξηθούν. Μόνο που σε εκείνη την περίπτωση, η αρχική "ζύμη"
των γαλαξιών δεν ήταν αρκετά πυκνή, ήταν περίπου τέσσερις έως
πέντε τρισεκατομμύρια ηλιακές μάζες.
Φαίνεται ότι οι αστρονόμοι θα πρέπει να περιμένουν λίγο περισσότερο
προτού το σύμπαν σταματήσει να μας δίνει τις καλύτερες του κρυφές οικογενειακές
συνταγές.
|
