Στο κέντρο του Γαλαξία, μια σκοτεινή καρδιά. Evidence for dark matter in the inner Milky Way

Μεγάλες ποσότητες ενός αόρατου υλικού κρύβεται στην καρδιά του «Μίλκι Ουέι». The rotation curve tracers used in the paper over a photo of the disc of the Milky Way as seen from the Southern Hemisphere. The tracers are colour-coded in blue or red according to their relative motion with respect to the Sun. The spherically symmetric blue halo illustrates the dark matter distribution. Credit: Serge Brunier

Η πιο λεπτομερής ανάλυση ως σήμερα επιβεβαιώνει ότι το κεντρικό τμήμα του Γαλαξία μας, το οποίο περιλαμβάνει και το Ηλιακό Σύστημα, πρέπει να βρίθει από σκοτεινή ύλη, αυτό το αόρατο, μυστηριώδες συστατικό που αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο μέρος της ύλης του Σύμπαντος.

Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης έγινε αντιληπτή τη δεκαετία του 1970, όταν οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι τα άστρα που βρίσκονται στην εξωτερική ζώνη των σπειροειδών γαλαξιών, μακριά από το κέντρο, κινούνται ταχύτερα από ό,τι θα έπρεπε.

Η μόνη εξήγηση είναι οι γαλαξίες περιβάλλονται από ένα στεφάνι σκοτεινής ύλης, η οποία επιδρά στην κίνηση των άστρων μέσω της βαρυτικής έλξης της. Το υλικό αυτό είναι ουσιαστικά αόρατο αφού δεν εκπέμπει και δεν απορροφά το φως.

Μέχρι σήμερα, όμως, παρέμενε ασαφές αν το ίδιο μυστηριώδες συστατικό υπάρχει και στα κέντρα των γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου και του δικού μας «Μίλκι Ουέι».

Ο βασικός λόγος είναι ότι η θέση στην οποία βρίσκεται η Γη εμποδίζει την ακριβή εκτίμηση της ταχύτητας με την οποία περιστρέφονται τα άστρα γύρω από το γαλαξιακό κέντρο.

Τα τελευταία ευρήματα

Βρίθει από σκοτεινή ύλη αποκαλύπτουν οι τελευταίες παρατηρήσεις διεθνούς ομάδας ερευνητών. Measuring the rotation of gas and stars allows astronomers to effectively ‘weigh’ the host galaxy and find out its total mass.These measurements showed that the visible matter only accounts for a fraction of the total weight. Pictured is the most detailed computer simulation revealing dark matter density in the universe.

Στην τελευταία μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Physics», διεθνής ομάδα ερευνητών αναλύει όλα τα διαθέσιμα στοιχεία για τις ταχύτητες περιστροφής των άστρων στην κεντρική περιοχή του γαλαξία, και εξέτασαν πώς η ταχύτητα ποικίλει ανάλογα με την απόσταση κάθε άστρου από το κέντρο.

Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν τις καλύτερες διαθέσιμες εκτιμήσεις για το περιεχόμενο του Γαλαξία σε κανονική ύλη και υπολόγισαν ποιες θα ήταν οι ταχύτητες περιστροφής των άστρων αν δέχονταν τη βαρυτική επίδραση μόνο αυτής της κανονικής ύλης.

Η ανάλυση αποκάλυψε διαφορές ανάμεσα στις παρατηρούμενες και τις εκτιμώμενες ταχύτητες. «Η παρατηρούμενη περιστροφή δεν μπορεί να εξηγηθεί παρά μόνο εάν υπάρχουν μεγάλες ποσότητες σκοτεινής ύλης γύρω μας και ανάμεσα σε εμάς και το γαλαξιακό κέντρο» λέει ο Μιγκέλ Πάτο του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

«Η μέθοδός μας», λέει, «θα επιτρέψει περαιτέρω αστρονομικές παρατηρήσεις για την μέτρηση της κατανομής της σκοτεινής ύλης στον Γαλαξία με πρωτοφανή ακρίβεια. Αυτό θα μας επιτρέψει να τελειοποιήσουμε τις γνώσεις μας για τη δομή και την εξέλιξη του Γαλαξία».

Όπως φαίνεται, οι αστρονόμοι έχουν πλέον μια καλή εικόνα για την κατανομή της σκοτεινής ύλης στο Σύμπαν και το ρόλο της στο σχηματισμό και τη συμπεριφορά των γαλαξιών.

Δεν έχουν όμως ιδέα, και μόνο υποθέσεις μπορούν να κάνουν, για τη σύσταση αυτού του μυστηριώδους υλικού, το οποίο εκτιμάται ότι υπάρχει στο Σύμπαν σε ποσότητες πενταπλάσιες από την κανονική ύλη. Ένα μεγάλο μέρος του Σύμπαντος παραμένει ουσιαστικά αγνοούμενο.