|
Αν και το σύμπαν περιέχει
δισεκατομμύρια γαλαξίες, μόνο ένα μικρό ποσό ύλης του είναι κλειδωμένο
σε αυτές τις τεράστιες δομές. Το μεγαλύτερο μέρος του ύλης του Κόσμου που
σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια και αμέσως μετά από το Big Bang πρέπει
να βρίσκεται αλλού.
 Σε μια εκτενή αναζήτηση
που έγινε σχετικά πρόσφατα κοντά στο Γαλαξία μας, από ερευνητές του
πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Boulder, βρέθηκε
οριστικά η μισή από την ελλείπουσα κανονική ύλη, δηλαδή τα βαρυόνια,
στα διαστήματα μεταξύ των γαλαξιών. Αυτό το σημαντικό συστατικό του
Κόσμου είναι γνωστό ως διαγαλαξιακό μέσο και επεκτείνεται ουσιαστικά σε
όλο το διάστημα, έξω ακριβώς από το Γαλαξία μας έως τις πιο απόμακρες
περιοχές του διαστήματος.
Η εικόνα αριστερά δείχνει πώς αναζήτησε το τηλεσκόπιο Hubble
την χαμένη συνηθισμένη ύλη, τα βαρυόνια, παρατηρώντας το φως από τα κβάζαρ αρκετά δισεκατομμύρια έτη
φωτός μακριά μας.
Σε αυτό το φως αποτυπώνονται τα φασματικά αποτυπώματα της χαμένης
κανονικής ύλης, που απορροφά το φως σε συγκεκριμένες
συχνότητες που παρουσιάζονται στα ζωηρόχρωμα φάσματα δεξιά. Η χαμένη
βαρυονική ύλη βοηθάει στην ανίχνευση της δομής του διαγαλαξιακού
διαστήματος, το λεγόμενο "Κοσμικό Ιστό."
Οι ερωτήσεις "πού πήγαν τα γειτονικά βαρυόνια, και ποιές είναι οι ιδιότητές
τους;" έχουν απαντηθεί τώρα με τη πιο μεγάλη βεβαιότητα από ποτέ.
"Νομίζουμε ότι βλέπουμε τα αιθέρια νήματα μιας δομής σαν τον ιστό της
αράχνης, που διαμορφώνει
τη σπονδυλική στήλη του Κόσμου," τονίζει ο καθηγητής Mike Shull.
"Επιβεβαιώσαμε λεπτομερώς ότι το διαγαλαξιακό διάστημα, που
διαισθητικά φαίνεται σαν να είναι κενό, είναι στην πραγματικότητα η δεξαμενή
για το μεγαλύτερο μέρος της κανονικής, βαρυονικής ύλης στον Κόσμο."
Οι παρατηρήσεις του Hubble που έγιναν σχεδόν μια δεκαετία πριν από τον Todd Tripp
ανέφεραν αρχικά την ανακάλυψη του πιο καυτού τμήματος αυτής της χαμένης ύλης στην τοπική
κοσμική γειτονιά. Εκείνη η μελέτη χρησιμοποίησε τις
φασματοσκοπικές παρατηρήσεις ενός κβάζαρ για να ψάξει για διαγαλαξιακό
αέριο, που θα απορροφάει ορισμένα μήκη κύματος της ακτινοβολίας του κβάζαρ
κατά την πορεία του.
Γράφοντας στο Astrophysical Journal ο
διδακτορικός σπουδαστής Charles Danforth και ο Mike Shull του Αστροφυσικού και
Πλανητικού τμήματος επιστημών του Boulder, υπέβαλαν έκθεση σχετικά με τις
παρατηρήσεις που λήφθηκαν κατά μήκος της ευθείας που ενώνει τη Γη με 28 κβάζαρ. Η ανάλυση
πιθανώς ήταν η πιο λεπτομερής εξέταση που έγινε μέχρι σήμερα της
διαγαλαξιακής ύλης, περίπου, σε μια έκταση 4 δισεκατομμυρίων ετών φωτός,
διευκρινίζει ο Shull.
Τα βαρυόνια είναι πρωτόνια, νετρόνια, και άλλα υποατομικά σωματίδια που
φτιάχνουν τη συνηθισμένη ύλη όπως είναι το υδρογόνο, το ήλιο και άλλα βαρύτερα
στοιχεία. Η βαρυονική ύλη σχηματίζει τα αστέρια, τους πλανήτες, τα
φεγγάρια, καθώς και το διαστρικό αέριο και τη σκόνη από τα οποία
φτιάχνονται
τα νέα αστέρια, λέει ο Shull. Οι αστρονόμοι
προειδοποιούν ότι η ελλείπουσα βαρυονική ύλη δεν πρέπει να συγχέεται με τη
"σκοτεινή ύλη," μια μυστήρια και εξωτική μορφή ύλης που ανιχνεύεται μόνο
μέσω της βαρυτικής έλξης της. Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία το Σύμπαν
αποτελείται από τη σκοτεινή ενέργεια, τη σκοτεινή ύλη και τη βαρυονική
ύλη. Η σκοτεινή ενέργεια αντιστοιχεί στο 72% του Σύμπαντος, η σκοτεινή ύλη
στο 23% και η βαρυονική ύλη στο 5%.
 Δεξιά:
Ίνες σκοτεινής ύλης ενώνουν το διάστημα μεταξύ των γαλαξιών σε μια
προσομοίωση του Κόσμου παρουσιάζοντας μια περιοχή του διαστήματος πλάτους,
περίπου, 1,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Χρησιμοποιώντας το υπεριώδες φως
από τα απόμακρα κβάζαρ, οι αστρονόμοι βρήκαν περίπου το 40 τοις εκατό της
ελλείπουσας "κανονικής" ύλης στον Κόσμο, στο καυτό αέριο που
συγκεντρώνεται γύρω από αυτές τις ίνες.
Οι Danforth και Shull έψαξαν για την χαμένη βαρυονική ύλη κάνοντας χρήση
του φωτός που έρχεται από τα απόμακρα κβάζαρ -- οι λαμπροί πυρήνες των γαλαξιών με
ενεργές μαύρες τρύπες -- για να εξετάσουν την αραχνοειδή δομή - σαν τον Ιστό
-
που διαπερνά το φαινομενικά αόρατο διάστημα μεταξύ των γαλαξιών, σαν ένας
φακός που λάμπει μέσω της ομίχλης.
Χρησιμοποιώντας το φασματογράφο απεικόνισης που βρίσκεται πάνω στο
διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, και το FUSE της NASA οι αστρονόμοι βρήκαν καυτά αέρια --
συνήθως οξυγόνο και υδρογόνο -- του διαγαλαξιακού διαστήματος. Τα δύο διαστημικά σκάφη
βοήθησαν τους
ερευνητές να βρουν τα φασματικά "δακτυλικά αποτυπώματα" του
οξυγόνου και του υδρογόνου (γραμμές απορρόφησης), πάνω στα συνεχή
φάσματα της ακτινοβολίας των κβάζαρ.
Η ακτινοβολία των κβάζαρ βρέθηκε να διαπερνά περισσότερες από 650
ίνες του υδρογόνου στον κοσμικό Ιστό. Ογδόντα τρεις ίνες βρέθηκαν συνδεδεμένες
με το ιδιαίτερα ιονισμένο οξυγόνο στο οποίο είχαν απομακρυνθεί πέντε ηλεκτρόνια,
εξηγεί ο Shull.
Η παρουσία του ιδιαίτερα ιονισμένου οξυγόνου και άλλων στοιχείων μεταξύ των
γαλαξιών θεωρείται πως δείχνει ότι υπάρχουν μεγάλες ποσότητες αόρατου, καυτού
ιονισμένου υδρογόνου στον κόσμο. Αυτές οι τεράστιες δεξαμενές του
υδρογόνου δεν είχαν ανιχνευτεί μέχρι τώρα, επειδή
είναι πάρα πολύ καυτό για να φανεί στο ορατό φως, και άρα πολύ ψυχρό για να φανεί στις ακτίνες X, είπαν
οι ερευνητές.
Το ιονισμένο οξυγόνο δημιουργήθηκε πιθανώς όταν τα αστέρια στους
γαλαξίες μετά από την έκρηξη τους, σκόρπισαν το οξυγόνο τους στο
διαγαλαξιακό διάστημα, όπου αναμίχθηκε με μια τρομερή σύγκρουση με το
υδρογόνο, οπότε η θερμοκρασία τους ανέβηκε σε πολύ υψηλά επίπεδα, εξηγεί ο Shull. Η ομάδα επίσης διαπίστωσε ότι περίπου
το 20
τοις εκατό των βαρυονίων κατοικούν στα διάκενα μεταξύ των κοσμικών ινών.
Μέσα σε αυτά τα κενά θα μπορούσε να υπάρχουν νάνοι γαλαξίες ή τούφες από ύλη
που θα μπορούσαν να μετατραπούν σε αστέρια και γαλαξίες σε δισεκατομμύρια
έτη, λένε οι ερευνητές.
Η εξέταση του απέραντου κοσμικού Ιστού θα είναι ο πιο βασικός στόχος για
τον Κοσμικό Φασματογράφο Ανίχνευσης (Cosmic Origins
Spectrograph, ή COS), ένα όργανο 70 εκατομμυρίων που κατασκευάζεται από το
πανεπιστήμιο στο Boulder για να εξετάσει τους κοντινούς
γαλαξίες και τον απόμακρο Κόσμο. Οι αστροναύτες προγραμματίζουν να
εγκαταστήσουν το όργανο στο Hubble κατά τη διάρκεια μιας μελλοντικής αποστολής συντήρησης
στο τέλος του έτους αυτού.
"Προβλέπουμε ότι το COS θα μας επιτρέψει να βρούμε το μεγαλύτερο
μέρος της ελλείπουσας βαρυονικής ύλης στις πιο ασθενείς ίνες", λένε οι
ερευνητές.
Ο στόχος τους είναι να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη του κοσμικού Ιστού
χαρτογραφώντας την δομή του, και μετρώντας την ποσότητα των βαρέων μετάλλων που
βρίσκεται μέσα του, ενώ παράλληλα θα μετρήσουν τη θερμοκρασία του, που
υπολογίζεται ότι είναι 1 εκατομμύριο βαθμοί. Η μελέτη του
κοσμικού Ιστού θα τους δώσει τις πληροφορίες για τον τρόπο με τον οποίο
μεγαλώνουν οι γαλαξίες με την πάροδο του χρόνου.
Η ομάδα του COS ελπίζει να παρατηρήσει 100 πρόσθετα κβάζαρ και να
ερευνήσει περισσότερες από 10.000 ίνες υδρογόνου στον κοσμικό Ιστό,
πολλές από τις οποίες περιέχουν βαριά στοιχεία από τα πρώτα πρώτα αστέρια.
|
