Τα κοσμικά συντρίμμια δεν συμφωνούν με τις θεωρίες της σκοτεινής ύλης

Πηγή: NewScientist, 16 Αυγούστου 2007

Από τα συντρίμμια μιας διαγαλαξιακής συγκέντρωσης έχουν προκύψει στοιχεία που δείχνουν ότι μια ήδη μυστήρια ουσία - η γνωστή ως σκοτεινή ύλη - μπορεί να μην έχει τις ιδιότητες που πιστεύουν σήμερα οι αστρονόμοι ότι έχει.

Οι παρατηρήσεις προέρχονται από ένα ογκώδες σμήνος γαλαξιών, το Abell 520, που βρίσκεται 3 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, που είναι το προϊόν μιας μεγάλης σύγκρουσης μεταξύ μικρότερων σμηνών γαλαξιών. Οι αστρονόμοι εξέτασαν τα συντρίμμια της σύγκρουσης χρησιμοποιώντας την τεχνική που λέγεται ασθενής βαρυτικός εστιασμός, που στηρίζεται στο γεγονός ότι η βαρύτητα οποιασδήποτε ύλης στο σμήνος κάμπτει το φως των γαλαξιών που είναι στο υπόβαθρο. Αυτή η μέθοδος διαστρεβλώνει τις εικόνες τους και αποκαλύπτει έτσι που βρίσκεται η ύλη του σμήνους.

Το σμήνος γαλαξιών Abell 520 έχει έναν μεγάλο σκοτεινό πυρήνα γεμάτο με καυτό αέριο (κόκκινο) και σκοτεινή ύλη (μπλε) αλλά χωρίς φωτεινούς γαλαξίες (κίτρινο και πορτοκαλί). Αυτό προτείνει ότι όταν συγκρούστηκαν τα αρχικά σμήνη, ήταν απογυμνωμένα από σκοτεινή ύλη (Εικόνα με ακτίνες Χ)

Το σμήνος Abell 520 αποδεικνύεται ότι διατηρεί έναν μεγάλο σκοτεινό πυρήνα, χωρίς φωτεινούς γαλαξίες. Ένα μέρος από τον πυρήνα αποτελείται από καυτό αέριο, το οποίο η ερευνητική ομάδα ανίχνευσε από την εκπομπή ακτίνων X, αλλά το μεγαλύτερο μέρος του πρέπει να είναι κάτι άλλο - πιθανώς η ίδια η σκοτεινή ύλη που οι αστρονόμοι ανιχνεύουν σε άλλες θέσεις στο σύμπαν.

Εκτός από αυτό το γεγονός η σκοτεινή ύλη και οι γαλαξίες συνήθως είναι μαζί σαν να κολλάνε. Πώς όμως εδώ βρίσκονται είναι χωριστά; Μια πιθανότητα είναι ότι οι γαλαξίες ήταν κάποτε μαζί με τη σκοτεινή ύλη στον πυρήνα, αλλά μετά οι στενές συγκρούσεις μεταξύ των γαλαξιών την έριξαν μακριά. στα περιθώρια του σμήνους. Δυστυχώς, η ομάδα δεν μπορεί να καταλάβει τι συνέβη στις προσομοιώσεις των υπολογιστών τους, ακόμα κι αν προσαρμόζουν τους αρχικούς όρους για να προκαλέσουν αυτή τη βαρυτική 'σφεντόνα'.

Μια άλλη περίεργη εξήγηση είναι ότι όταν συγκρούστηκαν τα αρχικά σμήνη των γαλαξιών, ήταν ήδη απογυμνωμένα από τη σκοτεινή ύλη τους. Οι αστρονόμοι λένε ότι τούτο το γεγονός συμβαίνει στα νέφη του αερίου μέσα στα σμήνη που συγκρούονται, αλλά η σκοτεινή ύλη υποτίθεται πως 'γλιστράει' ακόμα πιο πολύ, αλληλεπιδρώντας μόλις με άλλη ύλη ή μεταξύ τους. "Αναμέναμε να βρούμε νέφη σκοτεινής ύλης να κινούνται το ένα πάνω του άλλου", λέει το μέλος της ομάδας Arif Babul στο Πανεπιστήμιο της Βικτώρια στον Καναδά.

Αόρατη ουσία

Πράγματι, πρόσφατες παρατηρήσεις του Σμήνους Σφαίρα (Bullet Cluster), ένα σμήνος που προέρχεται από μια άλλη βίαιη σύγκρουση μεταξύ σμηνών, φαίνονται να δείχνουν ότι η σκοτεινή ύλη κάνει ακριβώς αυτό το πράγμα, ακολουθώντας τους γαλαξίες και αφήνοντας πίσω αέριο μόνο στο μέσο του σμήνους.

Θα μπορούσαν άραγε να υπάρχουν δύο τύποι σκοτεινής ύλης, η συμβατική ολισθηρή μορφή και μια άλλη που αλληλεπιδρά εντονότερα; Ο Babul λέει ότι είναι πιθανόν, αλλά αντιπαθεί την ιδέα της επίκλησης ακόμα μιας άλλης αόρατης κοσμικής ουσίας για να εξηγήσει αυτές τις παρατηρήσεις. "Θα μας έσπρωχνε σε μια ανήσυχη κατεύθυνση. Ίσως αυτός είναι ο τρόπος που η φύση μας οδηγεί, αλλά μπορώ να φανταστώ ότι θα υπήρχε πολλή αντίδραση σε αυτή την ιδέα."

Αλλά δεν υποστηρίζει και την εναλλακτική θεωρία για τη σκοτεινή ύλη, που λέγεται MOND, που στηρίζεται σε μια τροποποιημένη θεωρία της βαρύτητας. Προτού να ετοιμάσει η ομάδα αυτή τα αποτελέσματά τους, δοκίμασαν και απέτυχαν να ταιριάξουν τα στοιχεία τους χρησιμοποιώντας τη θεωρία MOND. "Δεν φάνηκε να είναι πολύ ελπιδοφόρα", λέει ο Babul.

Ο David Spergel του Πανεπιστημίου Princeton στο Νιου Τζέρσεϋ, που δεν είναι στην ερευνητική ομάδα, λέει ότι το μεγάλο ζήτημα είναι εάν αυτή η παρατήρηση αποκλείει το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας, που ονομάζεται λάμδα-CDM (μοντέλο ψυχρής σκοτεινής ύλης) , που υποθέτει ότι η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά πολύ ασθενώς μόνο.

Τονίζει ότι είναι πάρα πολύ νωρίς για να κάνει ένα τέτοιο ισχυρισμό. "Πρέπει να συμβούν διάφορα πράγματα - περισσότερες παρατηρήσεις και πιο θεωρητικές μελέτες, όπως και προσομοιώσεις που να δείξουν τι είναι αυτό που μοιάζει στον βαρυτικό εστιασμό με τα σμήνη των γαλαξιών που συγκρούονται", είπε ο Spergel. "Πρέπει να σιγουρευτείτε ότι δεν υπάρχει καμιά πιθανότητα να υπάρχει περισσότερη σκοτεινή ύλη εκεί."

Η ομάδα προγραμματίζει τώρα να εκπαιδεύσει το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble πάνω στο Abell 520 για να τραβήξει πιο προσεκτικές εικόνες στο αινιγματικό σκοτεινό πυρήνα του.