Νέο διαστημικό τηλεσκόπιο ίσως ΄δώσει απαντήσεις για την σκοτεινή ύλη

Οι εικόνες που θα ληφθούν από το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA μπορεί να επιτρέψουν στους επιστήμονες να ανιχνεύσουν τη σκοτεινή ύλη μεταξύ των άστρων.

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών πιστεύει ότι τα κενά που υπάρχουν σε συστάδες αστέρων που αιωρούνται από συμπαγείς δέσμες αρχαίων αστρικών σωμάτων, τα λεγόμενα σφαιρωτά σμήνη, θα μπορούσαν να επηρεάζονται από συσσωματώματα σκοτεινής ύλης. 

Μέχρι στιγμής, οι αστρονόμοι ήταν σε θέση να μελετήσουν αυτές τις αιωρούμενες αστρικές ροές μόνο εντός του Γαλαξία μας, πράγμα που σημαίνει ότι η κατανόησή μας γι’ αυτές είναι περιορισμένη. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman, που πρόκειται να εκτοξευθεί το 2027, αναμένεται ότι θα είναι αρκετά ευαίσθητο ώστε να δει αυτές τις δομές στον γειτονικό μας γαλαξία Ανδρομέδα – και με τέτοια λεπτομέρεια θα είναι δυνατόν να δει διαταραχές που προκαλούνται από τη σκοτεινή ύλη, δίνοντας στους αστρονόμους στοιχεία για αυτή την ασύλληπτη ουσία.

“Υπάρχουν αστρικές ροές στον δικό μας γαλαξία, όπου βλέπουμε κενά που μπορεί να οφείλονται στη σκοτεινή ύλη“, δήλωσε ο Tjitske Starkenburg, μέλος της ομάδας και ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Northwestern. “Αλλά αυτά τα κενά ενδέχεται επίσης να έχουν σχηματιστεί με άλλα μέσα”.

Η ερευνητική ομάδα υποστηρίζει ότι, καθώς το Nancy Grace Roman θα παρατηρεί κενά σε άλλους γαλαξίες εκτός του Γαλαξία μας, θα δώσει στους επιστήμονες μια καλύτερη εικόνα αυτών των κενών στο σύνολό τους. Αυτό θα μπορούσε τελικά να βοηθήσει στον προσδιορισμό της ύπαρξης και των ιδιοτήτων των συσσωματωμάτων σκοτεινής ύλης.

Η σκοτεινή ύλη προβληματίζει τους επιστήμονες επειδή, παρά το γεγονός ότι αντιπροσωπεύει περίπου το 85% της ύλης του Σύμπαντος, δεν έχουν ιδέα για το τι είναι.

Η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά με το φως, πράγμα που σημαίνει ότι είναι ουσιαστικά αόρατη στα μάτια μας και δεν μπορεί να αποτελείται από άτομα που αποτελούνται από τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια που συνθέτουν την “συνηθισμένη” ύλη που γνωρίζουμε. Σκεφτείτε τα αστέρια, τους πλανήτες, τα λουλούδια, τα βιβλία. Όλα όσα βλέπουμε με γυμνό μάτι – συμπεριλαμβανομένου του σώματός μας – αποτελούνται από τέτοια “κανονική” ύλη. 

Ωστόσο, η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά με τη βαρύτητα και αυτό σημαίνει ότι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι επιστήμονες μπορούν να συμπεράνουν την παρουσία της είναι να εξετάσουν πώς η αλληλεπίδραση της με τη βαρύτητα επηρεάζει στη συνέχεια όλη αυτή την καθημερινή ύλη και το φως. 

Το γεγονός ότι η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά βαρυτικά είναι στην πραγματικότητα ευτύχημα για την εξέλιξη του Σύμπαντος. Ορισμένοι γαλαξίες, για παράδειγμα, περιστρέφονται τόσο γρήγορα ώστε η βαρύτητα της ορατής ύλης τους -άστρα, αέρια, σκόνη και πλανήτες- δεν θα ήταν αρκετή για να τους εμποδίσει να διαλυθούν.

“Βλέπουμε την επίδραση της σκοτεινής ύλης στους γαλαξίες“, δήλωσε ο Christian Aganze, μέλος της ομάδας και μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. “Για παράδειγμα, όταν μοντελοποιούμε πώς περιστρέφονται οι γαλαξίες, χρειαζόμαστε επιπλέον μάζα για να εξηγήσουμε την περιστροφή τους. Η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι αυτή που μας λείπει”.

Ενδείξεις για τη σκοτεινή ύλη μπορεί κάλλιστα να υπάρχουν στα σφαιρωτά σμήνη, τα οποία συχνά περιέχουν εκατομμύρια αστέρια, μαζί με χαλαρές αστρικές ροές. Αυτό συμβαίνει επειδή οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να “ανοίξει τρύπες” σε αυτά τα αστρικά ρεύματα, δημιουργώντας κενά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση της φύσης αυτής της μυστηριώδους μορφής ύλης. 

“Ο λόγος για τον οποίο αυτές οι ροές είναι πιο ενδιαφέρουσες για να δούμε τα αποτελέσματα αυτών των συσσωματωμάτων σκοτεινής ύλης είναι διπλός“, δήλωσε ο Starkenburg. “Πρώτον, αυτά τα ρεύματα «ζουν» στις ακραίες εξωτερικές περιοχές ενός γαλαξία, όπου κατά τα άλλα υπάρχει πολύ μικρή δομή. Και δεύτερον, αυτά τα ρεύματα είναι εγγενώς πολύ λεπτά επειδή σχηματίστηκαν από πυκνές συστάδες άστρων, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να δείτε κενά ή οποιαδήποτε διαταραχή πολύ πιο εύκολα“.

Αυτή δεν είναι μια νέα ιδέα, αλλά είναι μια από αυτές που δεν έχουν αξιοποιηθεί πλήρως για να φτάσουμε στην άκρη του προβλήματος της σκοτεινής ύλης. Τα σημερινά διαστημικά τηλεσκόπια και τα επίγεια όργανα περιορίζονται στην αναζήτηση τρυπών που έχουν διατρηθεί από τη σκοτεινή ύλη σε έναν μικρό αριθμό αστρικών ροών που αιωρούνται από σφαιρωτά σμήνη εντός του Γαλαξία μας.

Από τη θέση του σε απόσταση περίπου 1,6 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη, το Nancy Grace Roman θα είναι σε θέση να διερευνήσει για πρώτη φορά τέτοια χαρακτηριστικά σε γειτονικούς γαλαξίες, ιδιαίτερα στην Ανδρομέδα. Το όργανο ευρείας εμβέλειας που διαθέτει θα παράγει εικόνες 200 φορές μεγαλύτερες από αυτές που προκύπτουν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.

Για να το ελέγξει αυτό, η ομάδα αυτή προσομοίωσε αστρικές ροές και τους επέτρεψε να αλληλεπιδράσουν με συστάδες σκοτεινής ύλης, δημιουργώντας κενά όπως είχε προβλεφθεί. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες δημιούργησαν εικονικές παρατηρήσεις από το Nancy Grace Roman αυτών των διαστημάτων που έχουν διατρηθεί από τη σκοτεινή ύλη στις αστρικές ροές. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το Nancy Grace Roman θα είναι πράγματι ικανό να ανιχνεύσει αυτά τα κενά όταν ανοίξει επιτέλους τα μάτια του στο Σύμπαν.

[via]