ΠΡΙΝ ΑΠΟ ΛΙΓΕΣ ΔΕΚΑΕΤΙΕΣ, ΟΙ ΑΣΤΡΟΝΟΜΟΙ ΣΥΝΕΙΔΗΤΟΠΟΙΗΣΑΝ ΟΤΙ ΕΙΧΑΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑ: Δεν μπορούσαν να βρουν αρκετή ύλη στο σύμπαν για να εξηγήσουν όλο το διάστημα μεταξύ των αστεριών και των γαλαξιών.
Η μάζα που λείπει ρώτησε το ερώτημα: Τι συγκρατεί όλα αυτά τα κοσμικά σώματα μέσω της βαρυτικής δύναμης;
Αυτή η ελλείπουσα μάζα έγινε γνωστή ως σκοτεινή ύλη , και θεωρητικά αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος. Κανονική ύλη, τα πράγματα που μπορούμε να βρούμε, αντιπροσωπεύουν μόνο περίπου το 5% του μεγαλύτερου κόσμου, έτσι η θεωρία πηγαίνει. Αλλά από την ανακάλυψή της, η σκοτεινή ύλη δεν έχει παρατηρηθεί άμεσα επειδή είναι, καλά, σκοτεινή.
Τώρα, χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως βαρυτικός φακός, μια ομάδα αστρονόμων παρατήρησε τη μικρής κλίμακας κατανομή της ψυχρής σκοτεινής ύλης μέσα σε σμήνους γαλαξιών. ΑΥΤΟ ΠΟΥ ΒΡΗΚΑΝ ΘΑ ΜΠΟΡΟΥΣΕ ΝΑ ΑΛΛΑΞΕΙ ΕΝΤΕΛΩΣ ΤΑ ΤΡΕΧΟΝΤΑ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ.
Τα ευρήματα περιγράφονται λεπτομερώς σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε την Πέμπτη στο περιοδικό Science.
Ο Massimo Meneghetti, ερευνητής στο Παρατηρητήριο Αστροφυσικής και Διαστημικής Επιστήμης της Μπολόνια, και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης, προσπάθησε να δοκιμάσει το τυπικό μοντέλο συστάδων γαλαξιών και να το συγκρίνει με αυτό που συνέβαινε στο πραγματικό σύμπαν.
“Προσπαθούσαμε να καταλάβουμε τι υποθέσαμε ότι θα ήταν το τυπικό μοντέλο και να δούμε αν μπορούσαμε να βρούμε μια αντιστοιχία ανάμεσα σε αυτό που το μοντέλο προέβλεπε μεταξύ της λειτουργίας μάζας και της κατανομής”, λέει ο Meneghetti στο Inverse.
Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές χαρτογράφησαν την κατανομή της ύλης σε συνολικά 11 σμήνες γαλαξιών χρησιμοποιώντας βαρυτικό φακό.
Η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα. Έτσι, για να ανιχνεύσουν τις ιδιότητές του, οι αστρονόμοι έπρεπε να γίνουν δημιουργικοί. Ο βαρυτικός φακός χρησιμοποιεί το φως που εκπέμπεται από μια μακρινή πηγή στο σύμπαν ως φακό, με το φως να παραμορφώνεται ως αποτέλεσμα της κατανομής της ύλης μεταξύ της πηγής και του αντικειμένου στο οποίο ταξιδεύει.
“Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το είδος εφέ για να εντοπίσετε το θέμα που δεν βλέπετε”, λέει ο Meneghetti.
Η μελέτη μετρήθηκε subhalos σκοτεινής ύλης ή μικρότερες συστάδες σκοτεινής ύλης που αποτελούν μεγάλα φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης. Αυτά τα φωτοστέφανα δημιουργούν φακέλους στους οποίους τα αστέρια είναι περιορισμένα.
Χρησιμοποιώντας τον βαρυτικό φακό, η ομάδα των ερευνητών εξέπληξε ότι βρήκε πολλά ισχυρά αποτελέσματα σκοτεινής ύλης που δεν μπόρεσαν να προσομοιώσουν σε αριθμητικά μοντέλα του σύμπαντος. Το φαινόμενο φακού έδειξε ότι η κατανομή της ύλης στα σμήνη των γαλαξιών ήταν πολύ πιο συγκεντρωμένη από ό, τι είχαν προβλέψει τα μοντέλα.
“Δεν είναι θέμα του αριθμού ή της μάζας αυτών των subhalos, είναι θέμα του πόσο συγκεντρωμένοι είναι”, λέει ο Meneghetti. “Υπέβαλαν αυτήν την κρίσιμη τιμή της πυκνότητας κατά ένα συντελεστή 10.”
Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να σημαίνουν ότι τα μοντέλα είτε δεν λαμβάνουν υπόψη κάποια άγνωστη φυσική ιδιότητα που σχετίζεται με το σχηματισμό αστεριών, είτε πώς η συνηθισμένη ύλη και η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. ΑΛΛΑ ΜΙΑ ΑΛΛΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΕΙΝΑΙ ΟΤΙ Η ΙΔΙΑ Η ΦΥΣΗ ΤΗΣ ΣΚΟΤΕΙΝΗΣ ΥΛΗΣ ΔΕΝ ΕΧΕΙ ΓΙΝΕΙ ΠΛΗΡΩΣ ΚΑΤΑΝΟΗΤΗ.
“Αυτό που μάθαμε από αυτό το αποτέλεσμα είναι ότι υπάρχει κάτι από το πραγματικό σύμπαν που τα σημερινά θεωρητικά μας μοντέλα δεν μπορούν να αναπαραχθούν”, λέει ο Meneghetti. “Για να λύσουμε αυτό το παζλ, πρέπει πραγματικά να διερευνήσουμε κάποιες επιλογές που δεν είχαν ληφθεί υπόψη στο παρελθόν.”
Η ομάδα των ερευνητών σχεδιάζει να συγκεντρώσει περισσότερα δεδομένα από τις ομάδες γαλαξιών προκειμένου να διερευνήσει περαιτέρω τα αποτελέσματά τους και να μάθει γιατί δεν ταιριάζει με τις τρέχουσες προσομοιώσεις.
Περίληψη: Η ψυχρή σκοτεινή ύλη (CDM) αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο Σύμπαν. Η αλληλεπίδραση μεταξύ σκοτεινής και φωτεινής ύλης σε πυκνά κοσμικά περιβάλλοντα, όπως τα σμήνη γαλαξιών, μελετάται θεωρητικά χρησιμοποιώντας κοσμολογικές προσομοιώσεις. Οι παρατηρήσεις του βαρυτικού φακού χρησιμοποιούνται για τον χαρακτηρισμό των ιδιοτήτων των υποδομών – της μικρής κλίμακας κατανομής της σκοτεινής ύλης – σε συστάδες. Καταλήγουμε σε μια μέτρηση, την πιθανότητα ισχυρών συμβάντων φακού που παράγονται από τη δομή της σκοτεινής ύλης και υπολογίζουμε για 11 ομάδες γαλαξιών. Οι παρατηρούμενες υποδομές συμπλέγματος είναι πιο αποτελεσματικοί φακοί από ό, τι προβλέπονται από προσομοιώσεις CDM, περισσότερο από μια τάξη μεγέθους. Προτείνουμε ότι συστηματικά ζητήματα με προσομοιώσεις ή εσφαλμένες παραδοχές σχετικά με τις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν να εξηγήσουν τα αποτελέσματά μας.