Η σκοτεινή ύλη είναι η αόρατη κόλλα που κρατά τα αστέρια, τη σκόνη και το αέριο μαζί σε έναν γαλαξία. Αυτή η μυστηριώδης ουσία αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας ενός γαλαξία και αποτελεί το θεμέλιο της μεγάλης κλίμακας δομής του Σύμπαντός μας. Επειδή η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει, απορροφά ή αντανακλά το φως, η παρουσία της είναι γνωστή μόνο μέσω της βαρυτικής έλξης της ορατής ύλης στο διάστημα. Οι αστρονόμοι και οι φυσικοί προσπαθούν ακόμα να προσδιορίσουν τι ακριβώς είναι.
Τα σμήνη γαλαξιών, οι πιο μεγάλες και «πρόσφατες» δομές στο Σύμπαν, είναι επίσης τα μεγαλύτερα αποθετήρια σκοτεινής ύλης. Τα σμήνη αποτελούνται από γαλαξίες που συγκρατούνται σε μεγάλο βαθμό από τη βαρύτητα της σκοτεινής ύλης.
«Τα συμπλέγματα γαλαξιών είναι ιδανικά για να επαληθευτούν οι αριθμητικές προσομοιώσεις του Σύμπαντος που είναι διαθέσιμες επί του παρόντος και να ελεγχθεί αν αναπαράγουν σωστά αυτά που γνωρίζουμε για το βαρυτικό φακό", δήλωσε ο Massimo Meneghetti του INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna στην Ιταλία και κύριος συγγραφέας της μελέτης.
«Έχουμε κάνει πολλούς ελέγχους των δεδομένων σε αυτήν τη μελέτη και είμαστε σίγουροι ότι αυτή η αναντιστοιχία δείχνει ότι λείπει κάποια παράμετρος είτε από τις προσομοιώσεις είτε από την κατανόησή μας για τη φύση της σκοτεινής ύλης», πρόσθεσε ο Meneghetti.
«Υπάρχει κάποιο χαρακτηριστικό του πραγματικού Σύμπαντος που απλά δεν καταγράφουμε σωστά στα τρέχοντα θεωρητικά μας μοντέλα», πρόσθεσε ο Priyamvada Natarajan του Πανεπιστημίου Yale στο Κονέκτικατ των ΗΠΑ, ένας από τους ανώτερους θεωρητικούς της ομάδας. «Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ένα κενό στην κατανόησή μας για τη φύση της σκοτεινής ύλης και τις ιδιότητές της, καθώς τα δεδομένα μας επέτρεψαν να διερευνήσουμε τη κατανομή της σε μικρότερες κλίμακες».
Η κατανομή της σκοτεινής ύλης στα σμήνη, χαρτογραφείται μετρώντας την κάμψη του φωτός - το φαινόμενο του βαρυτικού φακού - που παράγουν οι γαλαξίες. Η βαρύτητα της σκοτεινής ύλης που συγκεντρώνεται στα σμήνη αυτά, μεγεθύνει και στρεβλώνει το φως από μακρινά αντικείμενα του ουράνιου φόντου. Αυτό δημιουργεί παραμορφώσεις στα σχήματα των μακρινών γαλαξιών στο παρασκήνιο των σμηνών. Ο βαρυτικός φακός μπορεί επίσης να παράγει πολλές εικόνες του ίδιου απομακρυσμένου γαλαξία.
Όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση της σκοτεινής ύλης σε ένα σμήνος, τόσο πιο έντονη είναι η κάμψη του φωτός που προκαλεί. Η παρουσία συσσωματωμάτων σκοτεινής ύλης μικρότερης κλίμακας με μεμονωμένους γαλαξίες συστάδων αυξάνει τις παραμορφώσεις. Κατά κάποιο τρόπο, το σύμπλεγμα γαλαξιών λειτουργεί ως φακός μεγάλης κλίμακας που έχει ενσωματωμένους πολλούς μικρότερους φακούς.
Με τις ευκρινείς εικόνες του Hubble σε συνδυασμό με τα φάσματα από το Very Large Telescope, η ομάδα δημιούργησε έναν ακριβή χάρτη κατανομής της σκοτεινής ύλης. Μετρώντας τις παραμορφώσεις των βαρυτικών φακών οι αστρονόμοι μπόρεσαν να εντοπίσουν την ποσότητα και την κατανομή της σκοτεινής ύλης. Η έρευνα ανέλυσε τρεις βασικές ομάδες γαλαξιών, με τα ονόματα MACS J1206.2-0847, MACS J0416.1-2403 και Abell S1063.
Προς έκπληξη της ομάδας, εκτός από τις έντονες παραμορφώσεις των εικόνων των απομακρυσμένων γαλαξιών που οφείλονται στο βαρυτικό φακό κάθε σμήνους, οι εικόνες του Hubble αποκάλυψαν επίσης έναν απροσδόκητο αριθμό παραμορφώσεων μικρότερης κλίμακας που εντοπίζονται κοντά στον πυρήνα κάθε σμήνους, όπου συγκεντρώνονται και οι γαλαξίες με μεγαλύτερη πυκνότητα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι πρόσθετοι μικρότεροι φακοί παράγονται από τη βαρύτητα των πυκνών συγκεντρώσεων της σκοτεινής ύλης μέσα στους μεμονωμένους γαλαξίες των σμηνών. Οι φασματοσκοπικές παρατηρήσεις μέτρησαν την ταχύτητα των αστεριών γύρω από αρκετούς γαλαξίες για να υπολογίσουν τις μάζες τους.
«Καταφέραμε να υπολογίσουμε τους γαλαξίες κάθε σμήνους και να εκτιμήσουμε τις αποστάσεις τους» δήλωσε ο Piero Rosati μέλος της ομάδας του Università degli Studi di Ferrara στην Ιταλία, ο οποίος ηγήθηκε της φασματοσκοπικής έρευνας. «Η ταχύτητα των αστεριών μάς έδωσε μια εκτίμηση της μάζας κάθε μεμονωμένου γαλαξία, συμπεριλαμβανομένης της ποσότητας της σκοτεινής ύλης», πρόσθεσε το μέλος της ομάδας Pietro Bergamini του INAF στην Μπολόνια της Ιταλίας.
Συνδυάζοντας την απεικόνιση Hubble και τη φασματοσκοπία VLT, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να εντοπίσουν δεκάδες γαλαξίες με πολλαπλές εικόνες στο φόντο. Αυτό τους επέτρεψε να συντάξουν έναν καλά βαθμονομημένο χάρτη υψηλής ανάλυσης της κατανομής της σκοτεινής ύλης σε κάθε σμήνος.
Η ομάδα συνέκρινε τους χάρτες σκοτεινής ύλης με δείγματα προσομοιωμένων σμηνών γαλαξιών με παρόμοιες μάζες, που βρίσκονται περίπου στις ίδιες αποστάσεις. Τα σμήνη στο μοντέλο του υπολογιστή δεν έδειξαν καμιά συγκέντρωση σκοτεινής ύλης σε μικρότερες κλίμακες - τις κλίμακες που σχετίζονται με τους μεμονωμένους γαλαξίες κάθε σμήνους.
«Τα αποτελέσματα αυτών των αναλύσεων καταδεικνύουν πως οι παρατηρήσεις και οι αριθμητικές προσομοιώσεις συμβαδίζουν μόνο έως ένα σημείο», δήλωσε το μέλος της ομάδας Elena Rasia της INAF της Τεργέστης, στην Ιταλία.
Οι αστρονόμοι, συνεχίζουν να διερευνούν τη σκοτεινή ύλη και τα μυστήρια της προκειμένου να κατανοήσουν τελικά την φύση της.
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Εικόνες με το φαινόμενο του βαρυτικού φακού. Credits: NASA, ESA, P. Natarajan (Yale University), G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), the CLASH-VLT/Zooming teams; acknowledgment: NASA, ESA, M. Postman (STScI), the CLASH team. (CC BY 2.0).
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Το σύμπαν συνεχίζει να διαψεύδει τις θεωρίες! Φαίνεται να είναι πιο ομοιόμορφο από ότι πιστεύουν οι επιστήμονες!
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου