Οι γαλαξίες γεννιούνται σε βίαιες διαδικασίες ανάμεσα στη σκοτεινή ύλη και στο διαστρικό αέριο

Πηγή: Πανεπιστήμιο McMaster, 30 Νοεμβρίου 2007

Ερευνητές που χρησιμοποιούν μοντέλα υπερυπολογιστών έχουν αναφέρει μια πολύ βίαια και κρίσιμη σχέση μεταξύ του διαστρικού αερίου και της σκοτεινής ύλης όταν γεννιούνται οι γαλαξίες, μία σχέση που είχε αγνοηθεί κατά ένα μεγάλο μέρος από το σημερινό μοντέλο για το πώς εξελίχθηκε ο Κόσμος.

Για πολλά χρόνια οι περισσότεροι κοσμολόγοι ήσαν αρκετά ευχαριστημένοι από την ιδέα της σκοτεινής ύλης - ένα είδος αόρατης και μέχρι τώρα μη ανιχνεύσιμης ύλης που είναι εντούτοις πολλαπλάσια της πραγματικής ορατής ύλης στο σύμπαν.

Μπορεί να μην την έχουν παρατηρήσει άμεσα, αλλά οι αστρονόμοι έχουν δει τα αποτελέσματά της, συμπεραίνοντας κατά συνέπεια που βρίσκεται η αόρατη ουσία.  Και εκεί υπάρχει το πρόβλημα. Το κύριο μοντέλο για την ουσία αυτή, που ονομάζεται κοσμολογία Ψυχρής Σκοτεινής Ύλης, προτείνει ότι πρέπει να υπάρχει πολύ περισσότερη σκοτεινή ύλη στο κέντρο των γαλαξιών από όσο παρουσιάζουν οι παρατηρήσεις στην πράξη.

Σχηματισμός ενός νάνου γαλαξία: ερευνητές με τη βοήθεια υπολογιστών μοντελοποίησαν το σχηματισμό ενός νάνου γαλαξία 1 δισ. χρόνια μετά το Big Bang για να βρουν ότι οι γαλαξίες γεννιούνται σε πολύ βίαιες διαδικασίες. Το background της εικόνας έχει πλάτος 100.000 έτη φωτός, ενώ η εσωτερική κεντρική εικόνα του νάνου γαλαξία έχει πλάτος 2.000 έτη φωτός. Εκεί μέσα φαίνεται ότι ο σχηματισμός ενός νέου αστρικού σμήνους οδηγεί σε μεγάλες μετακινήσεις του αερίου. Τα άστρα είναι με το κίτρινο χρώμα, τα χρώματα από το ιώδες έως το μπλε, έως το πράσινο και έως το λευκό αντιστοιχούν σε αυξανόμενη πυκνότητα του αερίου.

Εντούτοις, οι ερευνητές που χρησιμοποιούν μια προσομοίωση σε υπερυπολογιστές του πρώιμου σχηματισμού ενός νάνου γαλαξία υποστηρίζουν τώρα ότι τελικά μπορεί αυτό να μην ισχύει.

Στην προσομοίωσή τους, μοντελοποίησαν τα φαινόμενα των πρώιμων, βίαιων αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στα νέφη του αερίου και της σκοτεινής ύλης. Ένα μεγάλο μέρος του πυκνού αυτού αερίου σχηματίζει τα βαριά αστέρια, τα οποία καταρρέουν και μετατρέπονται σε σουπερνόβες.

"Αυτές οι τεράστιες εκρήξεις ωθούν τα διαστρικά νέφη αερίου πέρα δώθε στο κέντρο του γαλαξία," λέει ο Sergey Mashchenko του πανεπιστημίου McMAster και επικεφαλής της μελέτης, σε μια δήλωση του. "Το υψηλής ευκρίνειας μοντέλο μας έκανε εξαιρετικά ακριβείς προσομοιώσεις, που δείχνουν ότι αυτό το "Sloshy-Bathtub" φαινόμενο όπως λέγεται -- που είναι παρόμοιο με την κίνηση του νερού σε μια μπανιέρα -- 'κλωτσάει' το μεγαλύτερο μέρος της σκοτεινής ύλης μακριά από το κέντρο του γαλαξία."

Οι κοσμολόγοι είχαν μέχρι τώρα απορρίψει κατά ένα μεγάλο μέρος το ρόλο που έχει διαδραματίσει το διαστρικό αέριο στο σχηματισμό των γαλαξιών και αυτή η νέα έρευνα, λέει ο Mashchenko, θα αναγκάσει τους επιστήμονες να σκεφτούν με νέους όρους και σε μια καλύτερη κατανόηση της σκοτεινής ύλης.

Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας ένα ερευνητικό δίκτυο υπολογιστών (SHARCNET), ενώ η εργασία του Mashchenko δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science.