Κυνηγοί σκοτεινής ύλης παρουσιάζουν χάρτη του αόρατου. Researchers Create a New Map of Invisible Dark Matter

Κατανομή της σκοτεινής ύλης σε μια μεγάλη περιοχή του ουρανού. Τα χρώματα εκφράζουν την πυκνότητα μάζας: οι περιοχές με κίτρινο και κόκκινο χρώμα έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα μάζας, ενώ οι πράσινες και μπλε περιοχές μικρότερη. Τα σμήνη γαλαξιών φαίνονται ως γκρι κύκλοι. This is the first Dark Energy Survey map to trace the detailed distribution of dark matter across a large area of sky. The color scale represents the density of mass: Yellow and red are regions with more dense matter; green and blue are regions with less dense matter. Superimposed on this map are clusters of galaxies shown by the gray dots. The dark matter map conforms to the current picture of mass distribution in the universe where large filaments of matter align with galaxies and clusters of galaxies. Credit: (Dark Energy Survey)

Συνδεδεμένη σε ένα τηλεσκόπιο στη Χιλή, μια από τις ισχυρότερες ψηφιακές κάμερες του κόσμου ολοκλήρωσε τον πρώτο από μια σειρά χαρτών, ο οποίος εμφανίζει την κατανομή της μυστηριώδους ύλης σε ένα σχετικά μεγάλο τμήμα του ουρανού, και επιβεβαιώνει τον κρίσιμο ρόλο της στο σχηματισμό του Σύμπαντος, όπως το γνωρίζουμε.

Μυστηριώδης

Η σκοτεινή ύλη, ένα υλικό άγνωστης σύστασης που δεν ανακλά και δεν απορροφά το φως, είναι εξ' ορισμού αόρατη. Πιστεύεται όμως ότι υπάρχει παντού γύρω μας σε ποσότητα τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την κανονική ύλη.

Η ύπαρξή της μπορεί να γίνει έμμεσα αντιληπτή από την επίδραση της βαρύτητάς της όχι μόνο στην κανονική ύλη αλλά και στο ίδιο το φως: σύμφωνα με τη Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν, τα αντικείμενα μεγάλης μάζας, όπως οι μεγάλες συγκεντρώσεις σκοτεινής ύλης, παραμορφώνουν τον χώρο και αναγκάζουν έτσι τις ακτίνες φωτός να ακολουθούν καμπύλη πορεία.

Αυτή είναι η προσέγγιση που επέτρεψε τη δημιουργία του νέου χάρτη, ο οποίος παρουσιάστηκε τη Δευτέρα σε συνέδριο της Αμερικανικής Εταιρείας Φυσικής στη Βαλτιμόρη, και πρόκειται να δημοσιευτεί στη βρετανική επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society». Ουσιαστικά οι ερευνητές μέτρησαν πώς οι συγκεντρώσεις σκοτεινής ύλης παραμορφώνουν με τη βαρύτητά τους τα είδωλα γαλαξιών που βρίσκονται σε μεγαλύτερη απόσταση -ένα φαινόμενο που ονομάζεται «βαρυτικός φακός».

Ο χάρτης

Εμφανίζει την κατανομή της μυστηριώδους ύλης σε ένα σχετικά μεγάλο τμήμα του ουρανού. Part of a dark matter map released by the Dark Energy Survey that will help researchers test their models for the evolution of the universe. Regions with a high density of mass (red) coincide with a large number of galaxies and galaxy clusters (circles). Regions that are less dense in mass (blue) host fewer galaxies. Credit: (Dark Energy Survey)

Ο χάρτης καλύπτει περίπου δύο εκατομμύρια γαλαξίες σε μια σχετικά μεγάλη περιοχή του ουρανού του Νότιου Ημισφαιρίου, μια περιοχή που αντιστοιχεί σε επιφάνεια 700 φορές μεγαλύτερη από ό,τι ο ηλιακός δίσκος όπως φαίνεται από τη Γη. Στις αποστάσεις των εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών φωτός που καλύπτει η μελέτη, η σκοτεινή ύλη διακρίνεται να συγκεντρώνεται σε γιγάντιους σβόλους και νήματα, ανάμεσα στα οποία υπάρχουν αχανείς, άδειες εκτάσεις.

Η εικόνα αυτή δείχνει να επιβεβαιώνει τα μοντέλα της σύγχρονης Κοσμολογίας, σύμφωνα με τα οποία η σκοτεινή ύλη κατηύθυνε τον σχηματισμό των γαλαξιών. Δεδομένου ότι η σκοτεινή ύλη είναι πολύ περισσότερη από την κανονική, η βαρυτική έλξη της έπαιξε και πιο σημαντικό ρόλο. Η κανονική ύλη συγκεντρώθηκε αναγκαστικά εκεί όπου την τραβούσε η σκοτεινή ύλη και σταδιακά σχημάτισε τους γαλαξίες που βλέπουμε.

Και, αν κοιτάξει κανείς στις μεγάλες κλίμακες που εξετάζει η νέα μελέτη, τόσο η σκοτεινή ύλη όσο και η κανονική συγκεντρώνονται σε νήματα και σβόλους. Αυτή είναι η αδρή υφή του Σύμπαντος, την οποία οι κοσμολόγοι αποκαλούν «κοσμικό ιστό». Ο νέος χάρτης καλύπτει μόλις το 3% της περιοχής που θα εξετάσει το διεθνές ερευνητικό πρόγραμμα Dark Energy Survey μέχρι να ολοκληρωθεί το 2018. Βασίζεται στην Dark Energy Camera, μια κάμερα των 570 Mpixel που λειτουργεί συνδεδεμένη με το τηλεσκόπιο Victor Blanco, με κάτοπτρο 4 μέτρων, σε αστεροσκοπείο της Χιλής.

Το ερευνητικό πρόγραμμα και η κάμερα παίρνουν το όνομά τους όχι από τη σκοτεινή ύλη αλλά από την ακόμα πιο μυστηριώδη σκοτεινή ενέργεια, μια δύναμη που δρα αντίθετα από τη βαρύτητα και επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος. Η προσπάθεια έχει ως απώτερο στόχο τη χαρτογράφηση της σκοτεινής ύλης με αρκετή ακρίβεια ώστε να είναι δυνατή η μέτρηση της σκοτεινής ενέργειας.