Επιτέλους, όλη η συνηθισμένη ύλη του σύμπαντος φαίνεται να είναι παρούσα!

Οι αστρονόμοι προχώρησαν σε μια νέα απογραφή της συνηθισμένης ύλης του σύμπαντος εξετάζοντας το πώς οι φωτεινές αναλαμπές ραδιοκυμάτων από άλλους γαλαξίες, που ονομάζονται ταχείες ραδιο-εκρήξεις, παραμορφώνονται από σωματίδια στην πορεία τους προς τη Γη. Αυτή η ανάλυση δείχνει ότι περίπου το ήμισυ της συνηθισμένης ύλης του σύμπαντος, που δεν έχει ανιχνευθεί εδώ και δεκαετίες, κρύβεται στο διαγαλαξιακό χώρο, σύμφωνα με έρευνα που αναρτήθηκε στην διαδικτυακή έκδοση του Nature στις 27 Μαΐου 2020.

Το μυστήριο της ύλης που λείπει απασχολεί τους κοσμολόγους για πάνω από 20 χρόνια. Αυτό το αόριστο υλικό δεν είναι η αόρατη, άγνωστη σκοτεινή ύλη που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας στο σύμπαν. Είναι συνηθισμένη ύλη, αποτελούμενη από σωματίδια που ονομάζονται βαρυόνια, όπως πρωτόνια και νετρόνια, όπως και κάθε τι στην φύση.

Οι παρατηρήσεις του φωτός που εκπέμφθηκε όταν το σύμπαν ήταν ακόμα μικρής ηλικίας δείχνουν ότι τα βαρυόνια (δηλαδή η συνηθισμένη ύλη) πρέπει να αποτελούν περίπου το 5% της συνολικής μάζας και ενέργειας του σύμπαντος. Αλλά στο σύγχρονο σύμπαν, αυτό που οι αστρονόμοι μπορούν εύκολα να δουν, όπως τα αστέρια και τα αέρια στους γαλαξίες, αναλογεί μόνο στο ήμισυ περίπου της ποσότητας αυτής.

Οι επιστήμονες υποπτεύονται εδώ και πολύ καιρό ότι το αγνοούμενο υλικό κρύβεται μεταξύ των γαλαξιών, κατά μήκος «νημάτων» αερίου που συνδέουν μεταξύ τους τα γαλαξιακά σμήνη σε έναν τεράστιο κοσμικό ιστό. «Δεν καταφέρνουμε να το εντοπίζουμε πολύ καλά, γιατί είναι πραγματικά, πολύ διάχυτο και δεν λάμπει έντονα», λέει ο Jason Hessels, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ που δεν συμμετέχει στην έρευνα.

Κάποια διαγαλαξιακή ύλη είναι ανιχνεύσιμη από το πώς απορροφά το φως απόμακρων, φωτεινών αντικειμένων που ονομάζονται κβάζαρ. Όμως, ο μόνος τρόπος για την απογραφή όλων των βαρυονίων που βρίσκονται στο διαγαλαξιακό χώρο βασίζεται σε μυστηριώδεις εκρήξεις ραδιοκυμάτων από άλλους γαλαξίες, που πιθανώς δημιουργούνται από εκπομπές ενέργειας γύρω από αστέρια νετρονίων ή μαύρες τρύπες.

Παρόλο που κανείς δεν ξέρει τι προκαλεί αυτές τις εκρήξεις, που ονομάζονται ταχείες ραδιο-εκρήξεις ή FRB, μπορούν να αποβούν χρήσιμες στην ανίχνευση βαρυονίων. Τα ραδιοκύματα υψηλής συχνότητας και υψηλής ενέργειας μιας έκρηξης διαπερνούν τη διαγαλαξιακή ύλη ταχύτερα από τα κύματα χαμηλής συχνότητας. Όσο περισσότερο το διαγαλαξιακό υλικό από το οποίο περνούν τα κύματα μιας έκρηξης, τόσο πιο μακρά γίνονται τα κύματα χαμηλότερης συχνότητας και μένουν πίσω δημιουργώντας ένα ανιχνεύσιμο σήμα τη στιγμή που φτάνουν στη Γη.

Ο αστροφυσικός J. Xavier Prochaska του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια και οι συνεργάτες του εξέτασαν πέντε γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις από πέντε γαλαξίες, οι οποίοι εντοπίστηκαν από το Australian Square Kilometer Array Pathfinder. Για κάθε έκρηξη, οι ερευνητές συνέκριναν τους χρόνους άφιξης των ραδιοκυμάτων διαφορετικών συχνοτήτων με τον υπολογισμό του αριθμού των βαρυονίων που συνάντησε η έκρηξη στο ταξίδι της μέσω του διαγαλαξιακού χώρου. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας την απόσταση μεταξύ του κάθε γαλαξία και του Γαλαξία μας, η ομάδα μπόρεσε να υπολογίσει την πυκνότητα των βαρυονίων κατά μήκος αυτής της διαδρομής.

Η μέση πυκνότητα της ύλης μεταξύ του Γαλαξία μας και καθέναν από τους πέντε γαλαξίες υπολογίσθηκε σε περίπου ένα βαρυόνιο ανά κυβικό μέτρο. Το υλικό στο Γαλαξία μας είναι περίπου 1 εκατομμύριο φορές πιο πυκνή από αυτό το μέγεθος. Όμως, όλο αυτό το αραιό υλικό μαζί, αρκεί για να εξηγήσει όλη την ύλη που φαίνεται να λείπει από το σύμπαν  φέρνοντας τη συνηθισμένη ύλη περίπου στο 5% της συνολικής ύλης και ενέργειας του σύμπαντος, λένε οι ερευνητές.

Ο αστροφυσικός J. Michael Shull του Πανεπιστημίου του Κολοράντο προειδοποιεί ότι «πέντε γαλαξίες είναι ένας εξαιρετικά μικρός αριθμός» παρατηρήσεων από τις οποίες εξήχθησαν συμπεράσματα σχετικά με την ποσότητα της ύλης σε όλο το σύγχρονο σύμπαν. Όταν αρχίσουν να υπολογίζονται τα σφάλματα των μετρήσεων το πρόβλημα θα επανέλθει, λέει.

Η χρήση των ταχέων ραδιοφωνικών εκρήξεων ως κοσμικών μέτρων ζύγισης θα είναι χρήσιμη για τον εντοπισμό του που ακριβώς βρίσκεται όλη η ύλη στο σύμπαν, λέει ο Shami Chatterjee, ραδιο-αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Cornell που δεν συμμετέχει στην έρευνα.

Αυτή τη στιγμή, όλοι οι ερευνητές συμφωνούν ότι η χαμένη ύλη βρίσκεται μεταξύ των γαλαξιών. Αλλά μόνο με χιλιάδες παρατηρήσεις, οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να μελετήσουν τις μικρές διακυμάνσεις στην πυκνότητα της ύλης κατά μήκος των διαδρομών μεταξύ του Γαλαξία μας και των άλλων γαλαξιών για να χαρτογραφήσουν τον κοσμικό ιστό.

ΠΗΓΗ: sciensnews

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Σχετικά πυκνό νέφος αερίων, εντός του γαλαξία μας. Credit: ESO. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Το σύμπαν διαψεύδει τις θεωρίες! Για άλλη μια φορά οι μετρήσεις τωνεπιστημόνων δεν συμφωνούν μεταξύ τους!