Τα σκέλη της σκοτεινής ύλης του Cosmic Web αποκαλύφθηκαν για πρώτη φορά

Η σκοτεινή ύλη έχει αποδειχθεί ότι συγκεντρώνεται σε νήματα μέσα σε ένα θεαματικό σμήνος γαλαξιών δημοφιλές στους ερασιτέχνες αστρονόμους. Αυτά τα νημάτια εξηγούν γιατί οι γαλαξίες καταλαμβάνουν τις τοποθεσίες τους. Το εύρημα δείχνει ότι, ενώ τα μοντέλα μας για το σύμπαν αντιμετωπίζουν προκλήσεις, συνεχίζουν να προβλέπουν πολλά πράγματα μάλλον καλά.

Οι γαλαξίες δεν κατανέμονται τυχαία στο διάστημα, αντίθετα στριμώχνονται σε μικρές ομάδες, όπως αυτή που αποτελεί μέρος ο δικός μας Γαλαξίας, και πολύ μεγαλύτερα σμήνη. Αυτά ακολουθούν επίσης πρότυπα, και σύμφωνα με το κοσμολογικό μοντέλο της συμφωνίας, συμβαίνουν εκεί όπου συναντώνται τεράστια νήματα που σχηματίζουν τον κοσμικό ιστό.

Οι δοκιμές αυτής της θεωρίας έχουν βρει στοιχεία που την υποστηρίζουν όταν πρόκειται για τη συνηθισμένη βαρυονική ύλη που αποτελείται από αστέρια. Ωστόσο, το μοντέλο προβλέπει ότι αυτά τα νήματα θα αποτελούνται κυρίως από σκοτεινή ύλη, της οποίας η παρουσία είναι πολύ πιο δύσκολο να επιβεβαιωθεί. Εξάλλου, δεν μπορούμε να δούμε τη σκοτεινή ύλη –είναι στο όνομα– και δεν ξέρουμε καν τι είναι. Η χαρτογράφηση της διανομής του θέτει προφανείς προκλήσεις.

Αυτά δεν είναι ανυπέρβλητα, ωστόσο, καθώς μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο Yonsei της Νότιας Κορέας ισχυρίζεται ότι τα έχει ξεπεράσει σε βαθμό που να δείχνει ότι αυτά τα κοσμικά νήματα Ιστού έχουν επίσης ένα συστατικό σκοτεινής ύλης. Αντί να συμπεράνει την παρουσία της σκοτεινής ύλης από την κατανομή των πηγών φωτός, η ομάδα αναζήτησε παραμορφώσεις στο φως από πιο μακρινά αντικείμενα, υποδεικνύοντας παραμορφώσεις στο χωροχρόνο.

Μια τέτοια κάμψη του υφάσματος του σύμπαντος μπορεί να γίνει, από όσο γνωρίζουμε, μόνο από τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις. Μπορούμε να δούμε αυτό να συμβαίνει από τεράστια αντικείμενα που μπορούμε να δούμε, και η βαρύτητα από τη σκοτεινή ύλη θα πρέπει να κάνει το ίδιο.

Η ομάδα Yonsei έστρεψε το τηλεσκόπιο Subaru στο σμήνος Coma, το οποίο, παρόλο που απέχει 320 εκατομμύρια έτη φωτός, είναι τόσο φωτεινό, οι φωτεινότεροι γαλαξίες του σχεδιάζουν τηλεσκόπια στην πίσω αυλή για να παρατηρήσουν τον αστερισμό Coma Berenices. Βρήκαν ότι το σμήνος επηρεάζει το φως από πιο μακρινές πηγές πολύ περισσότερο από ό,τι οι γαλαξίες μέσα σε αυτό – ακόμη και η σχετική σκοτεινή ύλη τους – θα μπορούσαν να εξηγήσουν.

Κάποια συγκέντρωση μάζας βρίσκεται μεταξύ των γαλαξιών και αν τα μοντέλα είναι σωστά, θα πρέπει να βρίσκεται κατά μήκος των λεγόμενων ενδοσυστάδας νημάτων (ICFs). Μια δήλωση από το τηλεσκόπιο Subaru περιγράφει τα ICF ως τα «τελικά άκρα των νημάτων της σκοτεινής ύλης» που εκτείνονται σε εκατομμύρια έτη φωτός.

Υπάρχει επίσης ένα ιστορικό για την επιλογή του Coma Cluster. Το 1933, ο Fritz Zwicky ανέφερε ότι η ταχύτητα με την οποία κινούνταν οι γαλαξίες στο σμήνος Κόμα ήταν τόσο μεγάλη, που θα χρειαζόταν μια εκπληκτική ποσότητα μάζας για να τους συγκρατήσει. Περισσότερη μάζα, έδειξε ο Zwicky, από ό,τι θα παρείχε το ορατό συστατικό αυτών των γαλαξιών, υποδεικνύοντας ότι πρέπει να υπάρχει κάτι περισσότερο, το οποίο τελικά ονομάστηκε σκοτεινή ύλη. Αν και η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης είχε προταθεί στο παρελθόν και δεν έγινε γενικά αποδεκτή παρά μόνο δεκαετίες αργότερα με βάση τους ρυθμούς περιστροφής των γαλαξιών, ο Zwicky θεωρείται πλέον πρωτοπόρος σε αυτό το θέμα.

Οι συγγραφείς χαρτογράφησαν την κατανομή της μάζας μέσα στο σύμπλεγμα από το σημείο όπου οι παραμορφώσεις στο πιο μακρινό φως είναι πιο ακραίες, μια διαδικασία γνωστή ως «αδύναμος φακός».Σύγκρισαν τις θέσεις των κορυφών στη μάζα με προβλέψεις για το πού πρέπει να βρίσκονται αυτά τα νήματα.

Αυτό που οι συγγραφείς αποκαλούν το βόρειο ICF ταίριαζε καλά με τις προσδοκίες, αν και η εφημερίδα που ανακοινώνει το αποτέλεσμα σημειώνει ότι το δυτικό είναι «στο χαμηλό άκρο της διανομής».

Τα ICF είναι επίσης πολύ πιο πυκνά γεμάτα με μάζα από το περιβάλλον τους – 67 και 33 φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα υποβάθρου, αντίστοιχα – αναφέρουν οι συγγραφείς. Μαζί, τα ευρήματα δείχνουν ότι ένα σημαντικό κλάσμα της μάζας του συμπλέγματος κώματος περιέχεται σε ICF που διατρέχουν αυτό.

Εκτός από την παροχή περαιτέρω στοιχείων για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, κάτι που αποδέχεται η συντριπτική πλειοψηφία των αστρονόμων, η εργασία δείχνει ότι η κατανόησή μας για την κατανομή της βρίσκεται στο σωστό δρόμο.

Από την άλλη πλευρά, δεδομένου ότι αυτά τα ICF δεν είναι ορατά όταν απλώς μετράμε τους γαλαξίες και μετράμε τη φωτεινότητά τους, οι συγγραφείς προτείνουν ότι οι μάζες των σμηνών πιθανώς υποτιμώνται.

Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature Astronomy.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *