Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, χρησιμοποιώντας τη δύναμη του Telescópio Espacial James Webb (JWST), κατάφερε να δημιουργήσει τον χάρτη της σκοτεινής ύλης με την υψηλότερη ανάλυση που έχει δει ποτέ. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Nature
Η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 26% του σύμπαντος, ξεπερνώντας κατά πολύ τη συνηθισμένη ύλη, η οποία αποτελείται από ορατά αστέρια, πλανήτες και γαλαξίες, που αντιπροσωπεύουν μόλις το 4%. Το Embora δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα γιατί δεν αλληλεπιδρά με το φως, η ύπαρξή του αποδεικνύεται από τα βαρυτικά αποτελέσματα που ασκεί στην ορατή ύλη, ένα φαινόμενο που ο James Webb μπόρεσε να χαρτογραφήσει με πρωτοφανή ακρίβεια.
Αυτή η αξιοσημείωτη πρόοδος κατέστη δυνατή χάρη στη συνεργασία μεταξύ των διαστημικών υπηρεσιών Estados Unidos (NASA), Europa (ESA) και Canadá (CSA), που χειρίζονται το τηλεσκόπιο. Ο νέος χάρτης ενοποιεί δεκαετίες θεωριών για το πώς το σύμπαν εξελίχθηκε από τις πρώτες του στιγμές, δείχνοντας τον αόρατο «σκελετό» στον οποίο σχηματίστηκαν οι γαλαξίες και οργανώθηκαν στον τεράστιο κοσμικό ιστό που παρατηρούμε σήμερα.
Η βελτιωμένη τεχνική βαρυτικού φακού
Για να χαρτογραφήσουν κάτι που δεν είναι ορατό, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα φαινόμενο που είχε προβλεφθεί από το Albert Einstein γνωστό ως βαρυτικό φακό. Η τεράστια μάζα της σκοτεινής ύλης παραμορφώνει τον ιστό του χωροχρόνου, με αποτέλεσμα το φως από μακρινούς γαλαξίες που διέρχεται από αυτήν την περιοχή να κάμπτεται. Η λεπτή παραμόρφωση Essa στην εμφάνιση των γαλαξιών του φόντου επιτρέπει στους επιστήμονες να υπολογίσουν τη θέση και την πυκνότητα της αόρατης μάζας που προκαλεί το φαινόμενο. Είναι σαν να κοιτάς μέσα από τον πάτο ενός ποτηριού και να βλέπεις πώς παραμορφώνονται οι εικόνες πίσω από αυτό.
Ο Telescópio Espacial James Webb παρατήρησε μια συγκεκριμένη περιοχή του ουρανού προς τον αστερισμό Sextans για συνολικά 255 ώρες. Η ευαισθησία στο υπέρυθρο του JWST του επέτρεψε να ανιχνεύσει σχεδόν 800.000 γαλαξίες, πολλοί από τους οποίους δεν έχουν ξαναδεί. Ο όγκος δεδομένων Este, ο οποίος είναι περίπου δέκα φορές μεγαλύτερος από αυτόν που ελήφθη από τα επίγεια παρατηρητήρια και διπλάσιος από αυτόν που πέτυχε το Telescópio Espacial Hubble σε προηγούμενες χαρτογραφήσεις, ήταν θεμελιώδης για τη δημιουργία ενός χάρτη με επίπεδο λεπτομέρειας και σαφήνειας που δεν είχε επιτευχθεί ποτέ πριν, αποκαλύπτοντας τον κοσμικό ιστό της σκοτεινής ύλης με εντυπωσιακή πιστότητα.
Τι αποκαλύπτει ο νέος χάρτης για τον κοσμικό ιστό
Τα οπτικά αποτελέσματα της έρευνας είναι εντυπωσιακά και δείχνουν μια τομή του σύμπαντος με την κατανομή της σκοτεινής ύλης να επικαλύπτεται με μπλε χρώμα.
Οι περιοχές με πιο φωτεινό μπλε υποδεικνύουν περιοχές μεγαλύτερης πυκνότητας, οι οποίες λειτουργούσαν ως βαρυτικοί «κόμβοι» στον κοσμικό ιστό, προσελκύοντας αέριο και σκόνη.
Αυτές οι αρχέγονες συστάδες σκοτεινής ύλης χρησίμευσαν ως σπόροι για το σχηματισμό των μεγαλύτερων δομών που γνωρίζουμε, όπως τα υπερσμήνη γαλαξιών.
Ο χάρτης επιβεβαιώνει οπτικά ότι οι γαλαξίες δεν κατανέμονται τυχαία στο διάστημα, αλλά ακολουθούν μια νηματοειδή δομή, σαν ένα τεράστιο δίκτυο, που καθοδηγείται από αυτή την αόρατη μάζα.
Κατανόηση του συστατικού φάντασμα του σύμπαντος
Η σκοτεινή ύλη είναι μια μορφή ύλης που δεν εκπέμπει, απορροφά ή αντανακλά κανένα είδος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, συμπεριλαμβανομένου του ορατού φωτός. Το Isso το καθιστά εντελώς διαφανές και μη ανιχνεύσιμο με παραδοσιακές μεθόδους αστρονομικής παρατήρησης.
Η ακριβής φύση του εξακολουθεί να είναι ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στη σύγχρονη φυσική, αλλά οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι αλληλεπιδρά με το υπόλοιπο σύμπαν μέσω της δύναμης της βαρύτητας. Είναι αυτή η αλληλεπίδραση που συγκρατεί τους γαλαξίες, εμποδίζοντας τα αστέρια στις άκρες τους να πεταχτούν στο διάστημα λόγω της υψηλής ταχύτητας περιστροφής τους.
Παρά την τεράστια επιρροή του σε κοσμική κλίμακα, δισεκατομμύρια σωματίδια σκοτεινής ύλης πιστεύεται ότι περνούν από το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο χωρίς να προκαλούν καμία ζημιά ή αλληλεπίδραση, λειτουργώντας ως «φάντασμα» που διαπερνά όλο το διάστημα.
Η σημασία της σκοτεινής ύλης για την ύπαρξή μας
Η έρευνα ενισχύει την ιδέα ότι η ύπαρξη ζωής στο Terra συνδέεται έμμεσα με τη σκοτεινή ύλη. Sem η βαρυτική του επιρροή, ο Via Láctea, ο γαλαξίας μας, πιθανότατα δεν θα είχε σχηματιστεί όπως σχηματίστηκε, ή θα μπορούσε ακόμη και να είχε αποσυντεθεί.
Gavin Leroy, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης του Universidade από
Ένα τεχνολογικό άλμα σε σύγκριση με προηγούμενα παρατηρητήρια
Η επιτυχία αυτής της έρευνας αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό τεχνολογικό ορόσημο, αναδεικνύοντας τις ανώτερες δυνατότητες του Telescópio Espacial James Webb. Το Observatórios με βάση τη Γη, που περιορίζεται από την παραμόρφωση της ατμόσφαιρας της Γης, ακόμη και το ισχυρό Telescópio Espacial Hubble, το οποίο λειτουργούσε για περισσότερες από τρεις δεκαετίες, δεν είχε την ευαισθησία και την ανάλυση που απαιτούνταν για να συλλάβει έναν τόσο τεράστιο όγκο δεδομένων από μακρινούς γαλαξίες. Το JWST, με τον πρωτεύοντα καθρέφτη 6,5 μέτρων και τα όργανα βελτιστοποιημένα για υπέρυθρο φως, μπορεί να δει περαιτέρω στο χρόνο και στο χώρο, διαπερνώντας σύννεφα κοσμικής σκόνης που προηγουμένως έκρυβαν την άποψή μας για το πρώιμο σύμπαν. Η ικανότητα Essa επέτρεψε στην ομάδα να εντοπίσει διπλάσιο αριθμό γαλαξιών σε σύγκριση με τους καλύτερους χάρτες Hubble, παρέχοντας πολλά περισσότερα “σημεία οπίσθιου φωτισμού” για να μετρηθεί με ακρίβεια η επίδραση του βαρυτικού φακού και κατά συνέπεια να χαρτογραφηθεί η σκοτεινή ύλη με πρωτοφανή ορισμό.
Το μέλλον του κυνηγιού της σκοτεινής ύλης
Ενώ ο νέος χάρτης είναι ένα μνημειώδες επίτευγμα, η θεμελιώδης φύση της σκοτεινής ύλης παραμένει άγνωστη. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι αυτός ο λεπτομερής χάρτης μπορεί να βοηθήσει στη δοκιμή διαφορετικών θεωριών σχετικά με το από τι αποτελείται η σκοτεινή ύλη, όπως τα ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια (WIMPs) ή άλλα εξωτικά σωματίδια.
Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν συνεχή ανάλυση των δεδομένων James Webb και παρατήρηση άλλων περιοχών του ουρανού για να επεκταθεί ο χάρτης και να δούμε αν η δομή επαναλαμβάνεται σε άλλα μέρη του σύμπαντος. Ο απώτερος στόχος είναι όχι απλώς να χαρτογραφηθεί πού βρίσκεται η σκοτεινή ύλη, αλλά να εντοπιστεί τελικά τι είναι.
Διεθνής επιστημονική συνεργασία πίσω από την ανακάλυψη
Η μελέτη διεξήχθη από μια ευρεία συνεργασία ερευνητών από παγκοσμίου φήμης ιδρύματα, συμπεριλαμβανομένων των Universidade του Durham (Βασίλειο
