Επιβεβαιώνεται σύνδεση της σκοτεινής ύλης με τους λαμπρούς γαλαξίες κβάζαρ

Πηγή: space.com, 9 Φεβρουαρίου 2007

Ένας νέος κοσμικός χάρτης επιβεβαιώνει μια στενή σχέση μεταξύ των γαλαξιών με υπερβαρέες μαύρες τρύπες στα κέντρα τους και της κατανομής της αόρατης σκοτεινής ύλης στο πρώιμο σύμπαν.

Τα κβάζαρ είναι απίστευτα φωτεινά αντικείμενα που βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών και πιθανά τροφοδοτούνται από το αέριο που περιέρχεται μέσα στις τεράστιες μαύρες τρύπες (η μάζα τους είναι μέχρι και 1 δισεκατομμύριο φορές τη μάζα του ήλιου). Αν και η έκταση τους είναι μικρότερη από το ηλιακό σύστημά μας, ένα μόνο κβάζαρ μπορεί να επισκιάσει σε λαμπρότητα έναν ολόκληρο γαλαξία με εκατό δισεκατομμύρια αστέρια.

Αντίθετα με τους κανονικούς γαλαξίες, τα κβάζαρ είναι εξαιρετικά σπάνια που απέχουν περίπου 200 εκατομμύρια έτη φωτός το ένα από το άλλο κατά μέσον όρο. Ο νέος χάρτης του σύμπαντος δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας την Ψηφιακή Έρευνα Ουρανού Sloan (SDSS-II) και περιλαμβάνει περισσότερα από 4.000 κβάζαρ, και κάποια από αυτά βρίσκονται μέχρι και 11 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η ηλικία του σύμπαντος υπολογίζεται ότι είναι περίπου 14 δισεκατομμυρίων ετών.

Ο νέος χάρτης αποκαλύπτει μια στενή σχέση μεταξύ των κβάζαρ και της σκοτεινής ύλης, όπως προβλέπεται από τη θεωρία.

Η πάνω εικόνα παρουσιάζει την κατανομή της σκοτεινής ύλης, των μεγάλων φωτοστεφάνων (ή άλως), και των φωτεινών κβάζαρ σε μια προσομοίωση του πρώιμου σύμπαντος 1,6 δισεκατομμύρια έτη μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη. Η γκρίζα χρωματισμένη ινώδης δομή παρουσιάζει την κατανομή της σκοτεινής ύλης. Οι μικροί λευκοί κύκλοι σημειώνουν συμπυκωμένους φωτοστεφάνους σκοτεινής ύλης με μάζα πάνω 3 τρισεκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου. Οι μεγαλύτεροι, μπλε κύκλοι χαρακτηρίζουν τους πιο ογκώδεις φωτοστεφάνους, με πάνω από 7 τρισεκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου μας, οι οποίοι φιλοξενούν τα φωτεινότερα κβάζαρ. Η ισχυρή συγκέντρωση των κβάζαρ στο δείγμα της SDSS αποδεικνύει ότι κατοικούν σε αυτούς σπάνιοι και πολύ ογκώδεις φωτοστέφανοι. Το κουτί που παρουσιάζεται είναι έκτασης 360 εκατομμυρίων ετών φωτός.

"Αν μετρήσουμε τη συγκέντρωση των κβάζαρ, μπορούμε να μάθουμε για τους φωτοστεφάνους της σκοτεινής ύλης μέσα στους οποίους βρίσκονται. Και διαπιστώνουμε ότι τα κβάζαρ ζούσαν σε αυτούς τους πολύ σπάνιους και πολύ ογκώδεις φωτοστεφάνους σκοτεινής ύλης στον αρχικό Κόσμο", λέει το μέλος της ομάδας Michael Strauss του πανεπιστημίου Princeton.

Η σκοτεινή ύλη είναι μια μυστήρια υποθετική ουσία που δεν αλληλεπιδρά με τα φωτόνια και γι αυτό είναι αόρατο στα σημερινά όργανα ανίχνευσης. Οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι μόνο το ένα έκτο της ύλης στον Κόσμο είναι ορατό, ενώ το υπόλοιπο είναι σκοτεινή ύλη.

Οι τρέχουσες θεωρίες προβλέπουν ότι η ύλη - η σκοτεινή και η ορατή - κατανεμόταν ομαλά στο πρώιμο Σύμπαν, και ότι με το πέρασμα του χρόνου, έγινε πιο συγκεντρωμένη.

"Οι φωτοστέφανοι της σκοτεινής ύλης είναι σήμερα στο σύμπαν μερικές δωδεκάδες, αλλά στο νεαρό σύμπαν ήταν πραγματικά αρκετά σπάνιοι", εξηγεί ο Strauss.

Και σε αυτά τα σπάνια σημεία με συγκεντρωμένη τη σκοτεινή ύλη διαμορφώθηκαν οι πρώτοι μεγάλοι γαλαξίες και τα κβάζαρ.

"Τα ίδια τα κβάζαρ είναι ένα είδος που μας καθοδηγεί σε αυτούς τους πολύ ογκώδεις φωτοστεφάνους από σκοτεινή ύλη και η εργασία μας τα ξεκαθαρίζει λίγο περισσότερο", είπε ο Strauss.

Ο Avi Loeb, ένας αστρονόμος στο πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ που δεν συμμετείχε στη μελέτη, λέει ότι τα νέα συμπεράσματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν ώστε να απαντηθεί μια σημαντική ερώτηση στην κοσμολογία: Πώς σχηματίστηκαν τα πρώτα κβάζαρ;

"Πώς απέκτησαν οι μαύρες τρύπες μια μάζα ένα δισεκατομμύριο φορές τη μάζα του ήλιου, όταν το σύμπαν ήταν μόνο στο ένα δέκατο της τρέχουσας ηλικίας του;", λέει ο Loeb. "Οι μετρήσεις της SDSS θα μας βοηθήσουν να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση."