Αποκαλύπτει νέα στοιχεία για τη Σκοτεινή Ύλη στο Bullet Cluster

Ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της σύγχρονης αστροφυσικής παραμένει η Σκοτεινή Ύλη, μια αόρατη μορφή ύλης που δεν εκπέμπει, δεν απορροφά και δεν ανακλά φως, αλλά αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας των γαλαξιών. Το γεγονός ότι δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα την καθιστά ιδιαίτερα δύσκολη στην κατανόηση και τη μελέτη της. Ωστόσο, ορισμένα από τα πιο βίαια και εντυπωσιακά κοσμικά φαινόμενα, όπως οι συγκρούσεις μεταξύ γαλαξιακών σμηνών, προσφέρουν μοναδικές ευκαιρίες για την αποκάλυψη των μυστικών της.

Σε ένα τέτοιο εξαιρετικό σκηνικό, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων κατάφερε να εντοπίσει νέα εντυπωσιακά στοιχεία για τη Σκοτεινή Ύλη, αξιοποιώντας τις συνδυασμένες δυνατότητες δύο κορυφαίων διαστημικών παρατηρητηρίων: του James Webb Space Telescope και του Chandra X-ray Observatory. Το πεδίο της ανακάλυψης είναι το γνωστό Bullet Cluster, ένα σύμπλεγμα γαλαξιών που απέχει περίπου 3,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, στον αστερισμό της Καρίνας.

Το Bullet Cluster δεν είναι ένα συνηθισμένο γαλαξιακό σύμπλεγμα. Πρόκειται για το αποτέλεσμα μιας μετωπικής σύγκρουσης ανάμεσα σε δύο μεγάλα γαλαξιακά σμήνη, ένα κοσμικό συμβάν που ξεκίνησε περίπου πριν από 150 εκατομμύρια χρόνια. Η κλίμακα της σύγκρουσης αυτής το καθιστά ένα είδος φυσικού εργαστηρίου για την κατανόηση της κατανομής της μάζας στο Σύμπαν, αξιοποιώντας το φαινόμενο του βαρυτικού φακού, κατά το οποίο η μάζα ενός αντικειμένου παραμορφώνει και ενισχύει το φως από πιο απομακρυσμένες πηγές.

Για να κατανοήσουν εις βάθος τη δομή και τη συμπεριφορά του Bullet Cluster, οι επιστήμονες συνδύασαν τις παρατηρήσεις των δύο τηλεσκοπίων. Το Chandra, το οποίο καταγράφει τις ακτίνες Χ, ανέλυσε τα υπέρθερμα αέρια που κατακλύζουν το σύμπλεγμα – την ορατή, συμβατική ύλη. Το Webb, από την άλλη, αξιοποίησε την ευαισθησία του στο υπέρυθρο φως για να εντοπίσει κάτι πιο λεπτοφυές: την εξασθενημένη διάχυτη λάμψη από τα λεγόμενα ενδοσμηνιακά αστέρια.

Πρόκειται για αστέρια που έχουν αποσπαστεί από τους αρχικούς γαλαξίες τους εξαιτίας της σφοδρής σύγκρουσης και πλέον περιπλανώνται ελεύθερα στον διαγαλαξιακό χώρο. Αν και «ορφανά» από τον γαλαξία τους, αυτά τα αστέρια εξακολουθούν να υπόκεινται στη βαρυτική επίδραση της συνολικής μάζας του σμήνους. Η κατανομή τους, επομένως, λειτουργεί ως ένας εξαιρετικά ακριβής δείκτης για τη θέση και τη συμπεριφορά της Σκοτεινής Ύλης.

Η σύνθετη εικόνα που προέκυψε από τα δεδομένα των δύο τηλεσκοπίων είναι εντυπωσιακή. Οι παρατηρήσεις του Chandra κατέγραψαν τα θερμά αέρια σε αποχρώσεις του έντονου ροζ, δείχνοντας ότι κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης αυτά τα αέρια επιβραδύνθηκαν λόγω αλληλεπιδράσεων και συγκεντρώθηκαν στο κεντρικό τμήμα του συμπλέγματος. Η Σκοτεινή Ύλη όμως, όπως χαρτογραφήθηκε σε αποχρώσεις του μπλε με βάση τα δεδομένα του Webb, ακολούθησε διαφορετική πορεία. Πέρασε μέσα από τη σύγκρουση σχεδόν ανεπηρέαστη, χωρίς να αλληλεπιδράσει με τον ίδιο τρόπο, συνεχίζοντας την τροχιά της μαζί με τους γαλαξίες που την περιβάλλουν.

Αυτή η ξεκάθαρη διαχωριστική γραμμή μεταξύ της κανονικής ύλης (θερμού αερίου) και της Σκοτεινής Ύλης θεωρείται μία από τις πιο άμεσες ενδείξεις για την ύπαρξη της τελευταίας. Δεν είναι η πρώτη φορά που το Bullet Cluster χρησιμοποιείται ως απόδειξη της Σκοτεινής Ύλης, αλλά η ανάλυση του Webb προσφέρει μια πρωτοφανή λεπτομέρεια, αποκαλύπτοντας νέες δομές που έως τώρα δεν είχαν εντοπιστεί.

Οι ερευνητές εντόπισαν επιπλέον μάζες και νηματοειδείς δομές που μαρτυρούν μια πιο περίπλοκη ιστορία για το Bullet Cluster από ό,τι είχε εκτιμηθεί στο παρελθόν. Οι νέες αυτές ενδείξεις υποδηλώνουν ότι το σύμπλεγμα δεν έχει βιώσει μόνο μία μεγάλη σύγκρουση, αλλά πιθανόν πολλαπλές συγκρούσεις και αλληλεπιδράσεις που εκτυλίχθηκαν σταδιακά μέσα σε δισεκατομμύρια χρόνια.

[via]