Τετάρτη, 13 Δεκεμβρίου 2017

Αρχαίο φως μπορεί να μας δείξει πού κρύβεται η χαμένη ύλη του Κόσμου




Υπάρχει ένα πρόβλημα με το σύμπαν. Κάποια ύλη – πρωτόνια και νετρόνια – στον Κόσμο φαίνεται να μην την βρίσκουμε. Όμως τώρα κάποιοι αστρονόμοι λένε ότι μπορεί να την έχουν βρει. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η χαμένη ύλη είναι καυτό αέριο. Φαίνεται να παραμονεύει σε χώρους ανάμεσα στα σμήνη των γαλαξιών. Προηγούμενες μελέτες είχαν υπαινιχθεί πού θα μπορούσε να κρύβεται η χαμένη ύλη. Τώρα όμως μια νέα τεχνική αναζήτησης βοηθά τους αστρονόμους να βρουν πού μπορεί να βρίσκεται. Αστρονόμοι περιγράφουν την τεχνική που χρησιμοποιείται σε δύο δημοσιεύσεις στο arXiv.org.




Οι αστρονόμοι είναι αμήχανοι από την εμφανή απουσία κάποιας συνηθισμένης ύλης σε όλο το σύμπαν. Μια νέα υπολογιστική τεχνική έχει βρει πλέον πού θα μπορούσε να βρίσκεται. Δείχνει αρμαθιές γαλαξιών (ροζ) σαν χάντρες μαζί με μακριές ίνες σκοτεινής ύλης (μπλε). Το μεγαλύτερο μέρος της συνηθισμένης ύλης είναι πιθανώς αποθηκευμένο στο αέριο (πορτοκαλί).



Είναι σημαντικό να βρούμε την ύλη που λείπει, λέει ο Dominique Eckert, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Max Planck. Ο ίδιος δεν συμμετείχε μεν στη νέα εργασία, έχει, όμως, αναζητήσει την χαμένη ύλη. Αυτή ως γνωστόν φτιάχνεται από πρωτόνια, νετρόνια και άλλα υποατομικά σωματίδια. Οι επιστήμονες μερικές φορές αναφέρονται σε αυτά ως βαρυόνια. «Αν θέλετε να καταλάβετε πώς σχηματίζονται οι γαλαξίες και πώς τα πάντα μέσα σε ένα γαλαξία, θα πρέπει να κατανοήσουμε την εξέλιξη των περιεχομένων βαρυονίων», λέει ο Eckert. Και αυτό ξεκινά με τη γνώση πού βρίσκονται τα βαρυόνια.ι.

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι περίπου το 85% της ύλης στο σύμπαν είναι η σκοτεινή ύλη . Αυτή η ουσία είναι μυστηριώδης και άπιαστη. Και αυτή δεν είναι κατασκευασμένη από βαρυόνια. Δεν εκπέμπει φως (και γι ‘αυτό είναι κυριολεκτικά σκοτεινή). Είναι, επίσης, διαφορετική από τη συνηθισμένη ύλη.

Αντίθετα, η συνηθισμένη ύλη αποτελεί μόνο το 15% της μάζας του σύμπαντος. Είναι αυτή που είναι μέσα μας και γύρω μας. Περιέργως, περίπου το ήμισυ της βαρυονικής ύλης δεν εμφανίζεται στους αστρονόμους όταν κοιτάζουν τους ουρανούς. Καθώς βλέπουν σε γαλαξίες μερικά δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, βρίσκουν μόνο περίπου τα μισά από τα βαρυόνια που πρέπει να έχουν παραχθεί από το Big Bang. Σύμφωνα με την τρέχουσα θεωρία, το Big Bang σηματοδότησε την προέλευση του σύμπαντος.

Το υπόλοιπο της συνηθισμένης ύλης πιθανώς κρύβεται σε μεγάλες δέσμες ή νημάτια αερίου. Αυτά τα νήματα συνδέουν τα σμήνη των γαλαξιών σε ένα τεράστιο κοσμικό ιστό. Προηγούμενες προσπάθειες να βρουν τα χαμένα βαρυόνια επικεντρώθηκαν στις ακτίνες Χ που εκπέμπονται από το αέριο. Οι αστρονόμοι εξέτασαν, επίσης, πώς το φως που προέρχεται από τους ενεργούς πυρήνες φωτεινών και μακρινών γαλαξιών, που ονομάζονται κβάζαρ, φιλτράρεται μέσα από αυτές τις δέσμες ύλης. Αλλά δυστυχώς ακόμα η χαμένη συνηθισμένη ύλη, παραμένει αόρατη..

Τελευταία, μερικοί επιστήμονες προσπάθησαν να δουν την χαμένη ύλη με ένα νέο τρόπο. Ο Hideki Tanimura, ένας κοσμολόγος στο Ινστιτούτο Διαστημικής Αστροφυσικής στο Orsay, έκανε αυτή την έρευνα στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας στο Βανκούβερ. Η δε Anna de Graaff μία αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, εργάστηκε σε μια άλλη ερευνητική ομάδα.

Κάθε ομάδα βρήκε έναν δικό της τρόπο για να κοιτάξει μέσα από το αέριο για τη χαμένη ύλη, για το αρχαιότερο γνωστό φως στο Σύμπαν.

Αυτό το αρχαίο φως είναι γνωστό ως το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων. Είναι η εναπομείνουσα ακτινοβολία που εκπέμθηκε, περίπου, 380.000 χρόνια μετά το Big Bang. Οι δε ακτίνες της περνούσαν μέσα από τα νέφη των αρνητικών ηλεκτρονίων, που φιλοξενούνται μέσα σε νημάτια θερμού αερίου.. Καθώς η κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου περνούσε μέσα από αυτά τα νέφη, εκτρέπεται και στρεβλώνεται το φως με ένα συγκεκριμένο τρόπο. Το 2015, ένας δορυφόρος βοήθησε να δημιουργηθεί ένας χάρτης όλου του ουρανού αυτών των στρεβλώσεων.


Οι Tanimura και de Graaff κατάλαβαν ξεχωριστά ο καθένας ότι πρέπει να υπάρχει μεγαλύτερη παραμόρφωση κατά μήκος των νημάτων από ό,τι στο κενό. Για να εντοπίσουν τα νημάτια του αερίου, και οι δύο ομάδες επικεντρώθηκαν σε ζεύγη γαλαξιών από τον κατάλογο Sloan Digital Sky Survey. Οι γαλαξίες που επέλεξαν έπρεπε να είναι τουλάχιστον 20 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας. Η ομάδα τηυς De Graaff επέλεξε περίπου ένα εκατομμύριο ζεύγη αυτών των γαλαξιών. Η ομάδα του Tanimura επέλεξε 262.864 ζεύγη. Και οι δύο ομάδες υπέθεσαν ότι οι γαλαξίες δεν ήταν μέρος κάποιου σμήνους γαλαξιών. Αλλά θα πρέπει να συνδέονται με ένα νήμα.

Αυτά όμως τα νήματα αερίου ήταν πολύ αμυδρά για να τα δουν, έτσι οι ομάδες χρησιμοποίησαν υπολογιστικό λογισμικό. Στη συνέχεια, κάθε ομάδα αφαίρεσε τις στρεβλώσεις που παράγουν όλα τα νέφη των ηλεκτρονίων. Αυτή η ενέργεια αποκάλυψε μια παραμόρφωση στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων. Και οι δύο ομάδες το είδαν και τώρα το συνδέουν με την παρουσία αυτών των νημάτων.

Η ομάδα της De Graaff υπολογίζει ότι οι ίνες αερίου πρέπει να αποτελούνται περίπου από το 30% όλων των βαρυονίων σε όλο το σύμπαν. Και αυτό είναι πιθανό να είναι υποεκτιμημένο. Επίσης, σημειώνει η ομάδα της, δεν εξετάζει κάθε νήμα στο σύμπαν.

Ο Michael Shull ένας αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder λέει: «Και οι δύο ομάδες έκαναν το προφανές πρώτο βήμα. Νομίζω ότι είναι στο σωστό δρόμο.» Παρόλα αυτά, ο ίδιος ανησυχεί ότι το αέριο που βλέπουν μπορεί να έρχεται από άλλη πηγή. Θα μπορούσε να έχει εκτιναχθεί από γαλαξίες σε υψηλές ταχύτητες. Αν αυτό αληθεύει, λέει, δεν θα μπορούσε να είναι η ελλείπουσα ύλη.

Ο Eckert ανησυχεί, επίσης, ότι το αέριο μπορεί να ανήκει περισσότερο στους γαλαξίες από ότι στον διαγαλαξιακό χώρο. Οι μελλοντικές παρατηρήσεις από τι είναι κατασκευασμένο το αέριο, λέει, μαζί με πιο ευαίσθητες παρατηρήσεις ακτίνων-X, θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση αυτού του αινίγματος.

Πηγή


Αντιδράσεις:

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου