Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble βλέπει ένα δακτύλιο σκοτεινής ύλης

Πηγή: Discovery News, 16 Μαΐου 2007

Αστρονόμοι ισχυρίζονται ότι έχουν επισημάνει τις πιο ισχυρές μέχρι τώρα αποδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, 5 δισεκατομμύρια  έτη φωτός μακριά, σε μια περιοχή όπου συγκρούονται δύο σμήνη γαλαξιών.

Οι αστρονόμοι αυτοί ανίχνευσαν ένα σχηματισμό σαν να είναι ένας τεράστιος δακτύλιος από σκοτεινή ύλη, τόσος πλατύ που ακόμη και το φως θα χρειαζόταν 2,6 εκατομμύρια χρόνια για να τον διασχίσει.

Η σκοτεινή ύλη έχει βέβαια ανιχνευθεί έμμεσα από το μέγεθος της κάμψης του φωτός που πέρασε δίπλα στο δακτύλιο, λόγω της βαρύτητας της σκοτεινής ύλης.

Δεξιά: Αυτό το δαχτυλίδι της σκοτεινής ύλης είναι τόσο μεγάλο που θα ήθελε 2,6 εκατομμύρια χρόνια για να το διασχίσει το φως

Εξ ορισμού, η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει κανένα φως οποιουδήποτε είδους, αλλά ασκεί μια βαρυτική έλξη, όπως και η κανονική ύλη.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble για να χαρτογραφήσουν τον τρόπο που το φως - από απόμακρα αντικείμενα πίσω από την σκοτεινή ύλη - κάμπτεται από τα σμήνη που συγχωνεύονται (που ονομάζεται ZwC10024+1652 και περιέχει 300 γαλαξίες), όταν σκόνταψαν πάνω στο δακτύλιο.

Η μάζα της σκοτεινής ύλης του δακτυλίου υπολογίστηκε να είναι ισοδύναμη με τη μάζα 10 εκατομμύρια δισεκατομμυρίων ήλιων, που ο καθένας τους περιέχει πάνω από 300.000 φορές τη μάζα της Γης.

Τα στοιχεία είναι πειστική επειδή αυτά πάρθηκαν μετά την κατακλυσμιαία σύγκρουση μεταξύ δύο σμηνών με τις εκατοντάδες γαλαξίες. Η σύγκρουση χτύπησε τη σκοτεινή ύλη μακριά από τη συνηθισμένη θέση της πάνω από την κορυφή των γαλαξιών, επιτρέποντας έτσι στους επιστήμονες να παρατηρήσουν την επίδραση της πάνω στο φως των άστρων, με απομόνωση από άλλα αντικείμενα που ασκούν μια βαρυτική έλξη.

Οι ίδιοι περιγράφουν το δακτύλιο ως ένας είδος ενός κυκλικού κυματισμού στο φως που προέρχεται από το σμήνος. Ο κυματισμός μοιάζει μάλλον σαν την οπτική διαστρέβλωση που φαίνεται σε μια λίμνη όταν ρίχνεται μέσα της μια πέτρα και αλλοιώνεται η όψη των χαλικιών που είναι στο πυθμένα της λίμνης.

"Η σκοτεινή ύλη είναι το κρυσταλλικό καθαρό νερό και τα χαλίκια είναι οι δομές στο υπόβαθρο που δεν φαίνονται καθαρά", λέει ο Δρ Myungkook James Jee του πανεπιστημίου Johns Hopkins, και μέλος της ομάδας που ανακάλυψε τον δακτύλιο της σκοτεινής ύλης.

Ο James Jee αναφέρει ότι του πήρε περίπου έναν χρόνο να βεβαιωθεί ότι είναι πραγματικά εκεί ο δακτύλιος της σκοτεινής ύλης. Αρχικά πίστευε ότι μπορεί να οφείλεται σε κάποιο πρόβλημα. Τελικά βρήκε μια παλιότερη έρευνα του 2002 από τον Oliver Czoske (Argelander-Institut fur Astronomie στη Βόννη), που ανέφερε ότι το σμήνος είχε συγκρουστεί με κάποιο άλλο, 1 με 2 δισ χρόνια πριν.

Όσον αφορά στο πώς η σκοτεινή ύλη έφτασε να σχηματίζει ένα δακτύλιο, αυτό είναι κάτι που η επιστημονική ομάδα μπορεί να επιλύσει με μια προσομοίωση σε υπολογιστές της σύγκρουσης των γαλαξιακών σμηνών.

Σε αυτή την εικονική έκδοση της γιγαντιαίας σύγκρουσης, η σκοτεινή ύλη πέφτει στο κέντρο της σύγκρουσης, και τότε αναπηδά πίσω προς τα έξω.

Καθώς η σκοτεινή ύλη κινείται προς τα έξω, επιβραδύνεται από τη βαρύτητα της ύλης τριγύρω της. Κι αυτό δημιουργεί μια 'κυκλοφοριακή συμφόρηση' στην κίνηση της σκοτεινής ύλης προς τα έξω, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ως ένα δαχτυλίδι.

Ολόκληρο το πράγμα μοιάζει με ένα δαχτυλίδι σε μας πάνω στη Γη, επειδή βλέπουμε τη σύγκρουση κατά μέτωπον, κι όχι πλευρικά.

"Βλέπουμε μια δακτυλιδοειδή δομή που είναι ευδιάκριτη από τους γαλαξίες", αναφέρει ο Jee.

Τι γίνεται με το Σμήνος της Σφαίρας (Bullet);

Μια άλλη σύγκρουση σμηνών (που σχημάτισε το Σμήνος της Σφαίρας) αναφέρθηκε το καλοκαίρι του 2006 και παρουσίασε επίσης κάποιο χωρισμό της σκοτεινής ύλης από την ορατή, αλλά ήταν μια πλάγια όψη του ίδιου είδους γεγονότος.

Δεξιά: Το σμήνος 1E 0657-56 (Bullet Cluster) σχηματίστηκε από τη σύγκρουση δύο ξεχωριστών σμηνών πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια. Από αυτή τη σύγκρουση διαχωρίστηκε η ορατή ύλη (στα δύο κόκκινα σφαιρικά νέφη δεξιά και αριστερά) από την σκοτεινή ύλη (οι δύο μπλε περιοχές).

Είναι πολύ χρήσιμο να υπάρξει τώρα και μια δεύτερη άποψη με 90° διαφορετική προοπτική, λέει ο αστρονόμος Richard Massey του Ιδρύματος Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας.

"Είναι πραγματικά συναρπαστικό εάν είναι σωστό", λέει.

Αν είναι αλήθεια αυτός ο διαχωρισμός μεταξύ της σκοτεινής ύλης και της συνηθισμένης ύλης τότε είναι δυνατό να μελετήσουμε τη σκοτεινή ύλη, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές ενδείξεις για το τι ακριβώς είναι η αινιγματική αυτή ουσία.

Βέβαια ο Massey και άλλοι ερευνητές θα επιθυμούσαν και μερικοί ανεξάρτητοι ερευνητές να επιβεβαιώσουν την ανακάλυψη αυτή.

Εντούτοις, αυτό δεν είναι και τόσο εύκολο δεδομένου ότι το όργανο στο Hubble που χρησιμοποιήθηκε για την ανακάλυψη αυτή, η Προηγμένη Κάμερα για Έρευνες, σταμάτησε τη λειτουργία του πέρυσι.

Βέβαια μια μελλοντική διαστημική αποστολή λεωφορείου μπορεί να επισκευάσει το όργανο Hubble, λέει ο Massey.

Αν όχι, ο Massey τονίζει ότι υπάρχουν μερικά άλλα δορυφορικά παρατηρητήρια που μπορεί να είναι σε θέση να συνεχίσουν την έρευνα της σκοτεινής ύλης.

Η σκοτεινή ύλη : οι πλανήτες, τα αστέρια και τα γιγάντια νέφη της σκόνης και αερίου που οι αστρονόμοι μπορούν να δουν με τα τηλεσκόπια αποτελεί μόνο το 4% της μάζας του σύμπαντος. Η πλειοψηφία του σύμπαντος αποτελείται από μια αόρατη μορφή μάζας, την σκοτεινή ύλη. Η βαρύτητα από αυτήν την 'χαμένη μάζα' επηρεάζει το πώς κινούνται οι γαλαξίες, γιατί αλληλεπιδρά με τη συνηθισμένη ύλη μέσω της βαρύτητας.

Η κλίση του φωτός από τη βαρύτητα : η σκοτεινή ύλη είναι μεν αόρατη αλλά οι επιστήμονες την αντιλαμβάνονται μόνο μέσω της δύναμης της βαρύτητας που ασκεί στο φως των γαλαξιών που βρίσκονται πίσω της και που διέρχεται δίπλα της. Αυτή η τεχνική, του 'βαρυτικού εστισμού' κάμπτει το φως των άστρων και διαστρεβλώνει τη μορφή των γαλαξιών, κάνοντας τους να εμφανίζονται παραμορφωμένοι.

Απομόνωση των αποτελεσμάτων της : Η σκοτεινή ύλη συγκεντρώνεται συνήθως γύρω από τα σμήνη των γαλαξιών. Αλλά εάν δύο γαλαξιακά σμήνη συγκρούονται - μια διαδικασία που παίρνει δισεκατομμύρια χρόνια για να ολοκληρωθεί - η σκοτεινή ύλη εκτοπίζεται, έτσι οι επιστήμονες έχουν την ευκαιρία να διαχωρίσουν τα βαρυτικά αποτελέσματά της από εκείνα των κοντινών γαλαξιών.