Αυτή η εικόνα της NASA από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble δείχνει την κατανομή της σκοτεινής ύλης στο κέντρο του γιγάντιου γαλαξιακού συμπλέγματος Abell 1689, που περιέχει περίπου 1.000 γαλαξίες και τρισεκατομμύρια αστέρια. Η σκοτεινή ύλη είναι μια αόρατη μορφή της ύλης που αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του σύμπαντος.
Η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 80% της μάζας του σύμπαντος, αλλά οι επιστήμονες ακόμα δεν γνωρίζουν ποια είναι η παράξενη ουσία.
Οι επιστήμονες έχουν προτείνει μια σειρά από σωματίδια ως υποψήφια συστατικά της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης, που ονομάζονται έτσι επειδή προφανώς ούτε εκπέμπουν ούτε απορροφούν το φως. Το κυνήγι για να βρεθούν και να χαρακτηριστούν αυτά τα εξωτικά σωματίδια, από το WIMPS σε στείρα νετρίνα ή σε άξιον.
Υποδείξεις της σκοτεινής ύλης από το κέντρο του Γαλαξία μας αποκαλύφθηκαν από χαρτογράφηση ακτίνων-γ:
Το κέντρο του γαλαξία μας, χαρτογραφήθηκε με τον ανιχνευτή Fermi της NASA. Η περίσσεια των ακτίνων-γ παρατηρείται όταν οι πηγές της ακτινοβολίας απομακρύνονται από την προβολή. Κανένα άλλο γνωστό φαινόμενο δεν παράγει αυτό το μοτίβο και τα αποτελέσματα αυτά ταιριάζουν πολύ απλά με την πρόβλεψη.
Εξηγείται το μυστήριο της σκοτεινής ύλης: Οδηγός ενός αναγνώστη (Infographic)
Credit: Karl Tate, SPACE.com Infographics Artist
Οι αστρονόμοι γνωρίζουν περισσότερα για το τι δεν είναι η σκοτεινή ύλη από το τι είναι στην πραγματικότητα.
Το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια, μια μυστηριώδη δύναμη που οδηγεί την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος. Το επόμενο μεγαλύτερο συστατικό είναι η σκοτεινή ύλη, η οποία αλληλεπιδρά μόνο με το υπόλοιπο του σύμπαντος μέσω της βαρύτητας της. Η κανονική ύλη, συμπεριλαμβανομένων όλων των ορατών άστρων, των πλανητών και των γαλαξιών, σε λιγότερο από το 5% της συνολικής μάζας του σύμπαντος.
Οι αστρονόμοι δεν μπορούν να δουν τη σκοτεινή ύλη άμεσα, αλλά μπορούν να μελετήσουν τις επιδράσεις της. Μπορούν να δουν το φως που κάμπτεται από τη βαρύτητα των αόρατων αντικειμένων (που ονομάζεται βαρυτικός εστιασμός). Μπορούν επίσης να μετρήσουν τα αστέρια που είναι σε τροχιά γύρω από τους γαλαξίες τους πιο γρήγορα από ό, τι θα έπρεπε.
Αυτό μπορεί να εξηγήσει αν υπήρχε ένα μεγάλο ποσό της αόρατης ύλης "δεμένο" σε κάθε γαλαξία, συμβάλλοντας με συνολικό ποσοστό μάζας και περιστροφής.
Οι αστρονόμοι γνωρίζουν περισσότερα για το τι δεν είναι η σκοτεινή ύλη παρά γι' αυτό που είναι πραγματικά.
Η σκοτεινή ύλη είναι σκοτεινή: Δεν εκπέμπει φως και δεν μπορεί να φανεί άμεσα, γι 'αυτό δεν μπορεί να είναι αστέρια ή πλανήτες.
Ένα ισχυρό επιχείρημα για το WIMPs
Όταν η Μεγάλη Έκρηξη δημιούργησε το σύμπαν 13.800 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης παράχθηκαν μαζί με την «κανονική» ύλη που μπορούμε να δούμε και να αγγίξουμε.
Οι συγκρούσεις μεταξύ των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης μπορεί να έχουν εκμηδενίσει πολλά από τα σωματίδια, αλλά καθώς το σύμπαν πάγωνε και επεκτεινόταν, ο ρυθμός σύγκρουσης επιβραδυνόταν, αφήνοντας πίσω του τη σκοτεινή ύλη που υπάρχει σήμερα, λένε οι επιστήμονες.
Πρόσφατα, μια άλλη ομάδα εξέτασε τα δεδομένα του CoGeNT και σκέφτηκαν ότι βρίσκονται τα WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles/Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματίδια με Μάζα).
Ωστόσο, η ομάδα του CoGeNT, επανέλαβε την ανάλυση και βρήκε τα WIMPs σε πολλαπλές ανιχνεύσεις - ένα σημάδι, είπε ο Cabrera, ότι η ανίχνευση δεν ήταν τα πιθανά σωματίδια της σκοτεινής ύλης.
«Τα WIMPs θα πρέπει να αλληλεπιδρούν τόσο λίγο που ποτέ δεν αλληλεπιδρούν σε δύο ανιχνευτές», δήλωσε ο Cabrera.
Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχουν δυνητικές ανιχνεύσεις των WIMP που να έχουν επιβεβαιωθεί - αλλά αυτό χρησιμεύει για να περιορίσει τις πιθανές αλληλεπιδράσεις.
"Καθώς οι κεντρικές περιοχές για το μοντέλο WIMP έχουν εξερευνηθεί και τα WIMPs δεν υπάρχουν, αυτό σημαίνει ότι είναι σημαντικό για μας να διευρύνουμε την αναζήτηση μεταξύ όλων των πιθανών αλληλεπιδράσεων μεταξύ της σκοτεινής ύλης και των πυρήνων", δήλωσε ο Cabrera.
Οι νάνοι γαλαξίες, όπως αυτός ο σφαιρικός Γαλαξίας-δορυφόρος θεωρείται η κυριότερη πηγή για τη φιλοξενία της σκοτεινής ύλης.
Παραγωγικά στείρα νετρίνα
Μια άλλη πιθανή πηγή της σκοτεινής ύλης είναι τα στείρα νετρίνα, υποθετικά σωματίδια που αντιδρούν μόνο με βαρυτικές δυνάμεις.
Τα σωματίδια είναι μικροσκοπικά, λιγότερο από ένα δισεκατομμυριοστό της μάζας ενός πρωτονίου.
«Τα στείρα νετρίνα είναι κίνητρο για να εξηγηθούν οι μάζες των νετρίνων, για το πως οι δραστήριες μάζες των νετρίνων είναι τόσο μικρές», δήλωσε ο Horiuchi.
Νέα μελέτη του ΔΔΣ(Διεθνής Διαστημικός Σταθμός) διαπιστώνει πιθανά αποδεικτικά στοιχεία της σκοτεινής ύλης:
Το Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο εκτελεί πειράματα με τον ΔΔΣ για να ερευνήσει περαιτέρω τη σκοτεινή ύλη στο σύμπαν.
Τα άξιον είναι παντού
Μια τρίτη πιθανή πηγή για την σκοτεινή ύλη είναι τα άξιον*, υποθετικά σωματίδια που προβλέπονται ως αποτέλεσμα της πυρηνικής φυσικής.
Χαμηλής μάζας και η θεωρητικά μεγάλη αφθονία τους, οδήγησε τους επιστήμονες να τα προτείνουν ως πιθανή σκοτεινή ύλη, αν και θα μπορούσαν κάλλιστα να υπάρχουν και να μην είναι ένα μέρος της μυστηριώδους μάζας του σύμπαντος.
Τα άξιον έχουν διάρκεια ζωής μεγαλύτερη από την ηλικία του σύμπαντος και πρέπει να υπάρχουν παντού γύρω μας.
Ο Gray Rybka του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον, λέει ότι 100 τετράκις εκατομμύρια (1017) άξιον θα μπορούσαν να ενταχθούν σε ένα φλιτζάνι καφέ.
Μετάφραση: To-New-Sas
ΠΗΓΗ: space.com
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου