Λείπει τελικά ένα μεγάλο μέρος της μάζας του σύμπαντος

Πηγή: ScienceDaily, 5 Νοεμβρίου 2007

Όχι μόνο χάθηκε πάλι (μεταφορικά βέβαια) ένα μεγάλο μέρος της μάζας του σύμπαντος - που θεωρείτο ότι είχε βρεθεί το 2002 -  αλλά πήρε μαζί της και  μερικούς 'φίλους' της, σύμφωνα με νέα έρευνα στο πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα στο Χούντσβιλ (UAH). Οι νέοι υπολογισμοί δείχνουν ότι η μάζα του σύμπαντος είναι μικρότερη τουλάχιστον κατά 10 έως 20 τοις εκατό από όσο προηγουμένως υπολόγιζαν οι επιστήμονες.

Ο Γαλαξίας Στρόβιλος (Whirlpool Galaxy) μέσα στη σκόνη και τα αστέρια. Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει ότι κάποιες ακτίνες-Χ που υπήρχε η άποψη ότι προέρχεται από τα διαγαλαξιακά νέφη του "θερμού" αερίου,  αντιθέτως βλέπουν ότι πιθανώς προκαλούνται από ελαφριά ηλεκτρόνια. Οι νέοι υπολογισμοί μπορεί να λιγοστέψουν τη μάζα του σύμπαντος κατά 10% έως 20%  από όσο υπολογιζόταν πριν.

Η ίδια ομάδα του πανεπιστημίου αυτού (UAH) που είχε βρει όπως έλεγε ένα σημαντικό μέρος της "ελλείπουσας μάζας", που συνδέει μαζί το σύμπαν, έχει ανακαλύψει ότι οι ακτίνες-X που θεωρούσαμε ότι προέρχονται από τα διαγαλαξιακά νέφη "θερμού" αερίου,  πιθανώς προκαλούνται από τα ελαφριά ηλεκτρόνια.

Εάν η πηγή αυτής της τόσο μεγάλης ενέργειας των ακτίνων X είναι τα μικροσκοπικά ηλεκτρόνια αντί των βαρέων ατόμων, είναι ως εάν δισεκατομμύρια φώτα που νομίζαμε ότι προέρχονται από δισεκατομμύρια αεροσκάφη, αντίθετα βρέθηκαν να προέρχονται από δισεκατομμύρια εξαιρετικά φωτεινές πυγολαμπίδες.

"Αυτό σημαίνει ότι η μάζα αυτών των νεφών που εκπέμπουν τις ακτίνες X είναι πολύ λιγότερη από όσο νομίζαμε αρχικά ότι ήταν," λέει ο Δρ Max Bonamente, βοηθός καθηγητής φυσικής στο UAH. "Μια σημαντική μερίδα αυτού που νομίζαμε ότι ήταν η χαμένη μάζα του σύμπαντος, στην πράξη αποδεικνύεται ότι είναι αυτά τα 'σχετικιστικά' ηλεκτρόνια.

"Ταξιδεύοντας με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός (και γι αυτό είναι σχετικιστικά), αυτά τα βαριά ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα φωτόνια από το Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων. Η ενέργεια από τις συγκρούσεις μετατρέπει τα φωτόνια από μικροκύματα χαμηλής ενέργειας σε υψηλής ενέργειας ακτίνες X.

"Η ανακάλυψη έγινε προσπαθώντας να αναλύσουμε την σύνθεση του θερμού αερίου που εκπέμπει τις ακτίνες-X στο κέντρο των σμηνών των γαλαξιών - οι μεγαλύτερες κοσμολογικές δομές στον Κόσμο. Το 2002 η ομάδα του UAH ανέφερε την ανακάλυψη μεγάλων ποσών επιπλέον "μαλακών" (σχετικά χαμηλής ενέργειας) ακτίνων X, που προέρχονται από το τεράστιο διάστημα στο μέσον των σμηνών των γαλαξιών. Αυτό ήταν πρόσθετο από το "καυτό" αέριο που ανακαλύφθηκε προηγουμένως σε εκείνο το διάστημα, το οποίο εκπέμπει σκληρές ακτίνες X υψηλότερης ενέργειας.

Αν και τα άτομα που εκπέμπουν μαλακές ακτίνες-Χ νόμιζαν οι επιστήμονες ότι είναι πολύ αραιά μέσα στο διάστημα (λιγότερο από ένα άτομο ανά κυβικό μέτρο), ακόμα κι έτσι τα άτομα αυτά θα είχαν γεμίσει δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων κυβικών ετών φωτός. Η συσσωρευτική μάζα τους υπολογίστηκε ότι ήταν τουλάχιστον το 10% της μάζας και της βαρύτητας που έπρεπε να κρατά τη συνοχή των γαλαξιών, τα σμήνη των γαλαξιών και ίσως του ίδιου του σύμπαντος.

Όταν λοιπόν ο Bonamente και οι συνάδελφοι του εξέτασαν τα στοιχεία που συγκεντρώθηκαν από διάφορα δορυφορικά όργανα, συμπεριλαμβανομένου και του παρατηρητήριου Chandra των ακτίνων X από ένα σμήνος γαλαξιών στο νότιο ουρανό, εντούτοις, διαπίστωσαν ότι η ενέργεια από αυτές τις πρόσθετες μαλακές ακτίνες X δεν μοιάζει με ότι θα έπρεπε να ήταν. "Δεν είμαστε σε θέση ποτέ να ανιχνεύσουμε τις φασματικές γραμμές εκπομπής που συνδέονται με αυτές τις ανιχνεύσεις," εξήγησε. "Εάν αυτή η "σύγκρουση" στα δεδομένα οφειλόταν στο πιο ψυχρό αέριο, θα είχε κάποιες γραμμές εκπομπής.

Η εξήγηση για τη μείωση της ποσότητας μάζας του σύμπαντος

"Η καλύτερη και πιο λογική εξήγηση φαίνεται να είναι η εξής: ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας προέρχεται από τα ηλεκτρόνια που συγκρούονται με τα φωτόνια κι όχι  με θερμά άτομα και ιόντα, τα οποία θα είχαν φυσικά αναγνωρίσιμες φασματικές γραμμές εκπομπής. Η ανακάλυψη αυτών των ηλεκτρονίων, εντούτοις, είναι σαν την ανακάλυψη της κορυφής του παγόβουνου," λέει ο Bonamente, επειδή αυτά δεν θα περιορίζονταν στην εκπομπή μόνο του σήματος των μαλακών ακτίνων X. Το σήμα από αυτά τα ηλεκτρόνια θα αποτελούσε επίσης μέρος των προηγουμένως παρατηρούμενων πιο σκληρών ακτίνων X, οι οποίες θα μείωναν έτσι την ποσότητα της μάζας που σκεφτόμαστε πως αποτελούν το καυτό αέριο στο κέντρο των σμηνών των γαλαξιών.

Η δημοσίευση της έρευνας έγινε στο Astrophysical Journal, από τους Jukka Nevalainen και Richard Lieu.

Ο Γαλαξίας Στρόβιλος

Η πιο πάνω εικόνα είναι του σπειροειδούς γαλαξία M51, γνωστού και ως Γαλαξίας Στρόβιλος (Whirlpool Galaxy). Η πιο καθαρή εικόνα του  M51, που έχει φτιαχτεί ποτέ, δείχνει το σχήμα ενός σπειροειδούς γαλαξία με τους βραχίονες του, εκεί όπου κατοικούν τα νέα αστέρια, έως τον κιτρινωπό κεντρικό πυρήνα του, κατοικία των γηραιότερων άστρων.  Οι βραχίονες δε είναι είναι τα μέρη όπου σχηματίζονται τα άστρα, με τη σύμπτυξη του αερίου υδρογόνου και τη δημιουργία σμηνών από νέα αστέρια. 

Μερικοί αστρονόμοι θεωρούν ότι οι βραχίονες του Στροβίλου προεξέχουν αρκετά λόγω της σύγκρουσης του με έναν μικρό κιτρινωπό γαλαξία, τον NGC 5195, στην πιο ακραία θέση ενός από τους βραχίονες του Στροβίλου. Με μια πρώτη ματιά, ο συμπαγής γαλαξίας εμφανίζεται να έλκεται προς τον βραχίονα. Νέες εικόνες δείχνουν ότι ο γαλαξίας NGC 5195 περνά πίσω από το Στρόβιλο. Ενώ ο μικρός γαλαξίας γλιστρά εδώ και εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.