Χαρτογράφηση της αόρατης σκοτεινής ύλης μέχρι πέντε δισεκατομμύρια έτη φωτός

Πηγή: Science Daily, 23 Απριλίου 2007

Το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στον Κόσμο δεν είναι το συνηθισμένο είδος που φτιάχνεται από πρωτόνια, νετρόνια, και ηλεκτρόνια, αλλά η άπιαστη "σκοτεινή ύλη", που είναι ανιχνεύσιμη μόνο από τη βαρύτητά της. Σαν ένα αραιό αέριο, η σκοτεινή ύλη είναι γύρω μας - διαπερνά το σώμα μας όλη την ώρα χωρίς να μπορούμε να την παρατηρήσουμε - αλλά τείνει να συσσωρεύεται σε μεγάλες ποσότητες γύρω από τους γαλαξίες και τα σμήνη των γαλαξιών, ενώ αποτελεί το ένα έκτο όλης της υλοενέργειας του Κόσμου.

Η σχέση μεταξύ της συνηθισμένης και σκοτεινής ύλης σε έναν γαλαξία. Αριστερά είναι η συνηθισμένη ύλη που αποτελεί το γαλαξία και το σχήμα της ύλης μας δείχνει και τη μορφή του γαλαξία. Δεξιά ο χάρτης της σκοτεινής ύλης δείχνει πως τούτη η μορφή της ύλης επεκτείνεται σε μια πολύ μεγαλύτερη περιοχή από όσο το ορατό μέρος του γαλαξία.

Σε μια συζήτηση στη Βασιλική Αστρονομική Εταιρεία, ο Δρ Ignacio Ferreras του Βασιλικού Κολεγίου στο Λονδίνο παρουσίασε τους χάρτες της κατανομής της "συνηθισμένης" και της σκοτεινής ύλης σε εννέα γαλαξίες, που απέχουν μέχρι και πέντε δισεκατομμύρια έτη φωτός από τον ήλιο.

Ο Ferreras συνεργάστηκε με τον Prasenjit Saha (στο πανεπιστήμιο της Ζυρίχης) και τον καθηγητή Scott Burles (Ίδρυμα Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης), για να εκμεταλλευθεί ένα σπάνιο αστρονομικό φαινόμενο γνωστό σαν βαρυτικό εστιασμό. Οι γαλαξίες που μελέτησαν βρίσκονταν μπροστά από τα κβάζαρ, που είναι λαμπρές πηγές φωτός ακόμα και στις μεγαλύτερες αποστάσεις. Η βαρύτητα του κοντινότερου γαλαξία καθώς και της σκοτεινής ύλης διαστρεβλώνει το φως των κβάζαρ όπως έρχεται από μακριά, αναγκάζοντας το κάθε κβάζαρ να φαίνεται διπλό ή τετραπλό. Η θέση αυτών των κατοπτρικών εικόνων (των πολλαπλών δηλαδή ειδώλων του κβάζαρ) μελετήθηκε με τη βοήθεια νέων θεωρητικών τεχνικών του βαρυτικού εστιασμού,  και έτσι είναι δυνατόν τώρα να μετρήσουμε τη συνολική μάζα (ορατής και αόρατης σκοτεινής ύλης). Με αυτό τον τρόπο μπορούμε να 'βλέπουμε' και να μελετάμε τη σκοτεινή ύλη!

Αν αναλύσουμε το φως των άστρων από τους γαλαξίες και χρησιμοποιώντας την αστρική θεωρία της εξέλιξης, είναι δυνατό να μετρηθεί η μάζα των άστρων που περιέχουν οι γαλαξίες. Συνδυάζοντας αυτές τις ιδέες με τα στοιχεία αρχείου του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, ο Ferreras και οι συνάδελφοί του ήταν σε θέση να κάνουν τους χάρτες της σκοτεινής ύλης.

Οι τρέχουσες θεωρίες του σχηματισμού των γαλαξιών μπορούν να εξηγήσουν μερικά αλλά όχι όλα τα νέα συμπεράσματα. Μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη, αέριο θα πρέπει να έχει πέσει προς τα κέντρα των φωτοστεφάνων (άλως) της σκοτεινής ύλης, εκεί όπου αναφλέγεται για να σχηματίσει τα αστέρια από τα οποία αποτελείται ένας γαλαξίας. Αλλά γιατί να υπάρχει το μεγαλύτερο μέρος της σκοτεινής ύλης στους πιο μεγάλους γαλαξίες; Και αυτοί οι γαλαξίες είχαν τελειώσει ήδη το σχηματισμό τους πέντε δισεκατομμύρια έτη πριν; Αυτές οι ερωτήσεις θα απαντηθούν μόνο από τις μελλοντικές θεωρίες του σχηματισμού των γαλαξιών.