Dark Matter: Ποιος είναι ο ρόλος που παίζει;

Όλοι μας ακούσαμε σκοτεινή ύλη - εκείνη τη μυστηριώδη "ουσία" του Κόσμου που μέχρι στιγμής δεν έχει ανιχνευθεί άμεσα, αλλά μπορεί να συναχθεί από η βαρυτική επίδρασή του στο "κανονικό" (αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν "βαρυονική") ύλη. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι είναι σημαντικό και παίζει ρόλο, αλλά ποιος είναι ο ρόλος αυτός;

Στο σύμπαν μας, η σκοτεινή ύλη αντισταθμίζει την κανονική ύλη - την καθημερινότητα που βλέπουμε γύρω μας με συντελεστή 6 προς 1. Η βαρυτική επίδραση όλων αυτών των ουσιών κρατάει μαζί γαλαξίες και συστάδες γαλαξιών. Κάθε γαλαξίας περιβάλλεται από ένα φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης που ζυγίζει όσο ένα τρισεκατομμύριο ήλιοι και εκτείνεται για εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός.

Η μεγαλύτερη ερώτηση σχετικά με τη σκοτεινή ύλη είναι: από τι δημιουργείται; Είναι η λεγόμενη "καυτή" σκοτεινή ύλη; Ή "ψυχρή" σκοτεινή ύλη; Οι αστρονόμοι προσπαθούν ακόμα να το καταλάβουν. Η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να δει, να αισθανθεί, να δοκιμάσει, να μυρίσει ή να απεικονίσει. Μπορεί όμως να ανιχνευθεί από την επίδρασή της σε άλλο υλικό του σύμπαντος. Αυτό περιλαμβάνει την βαρυτική έλξη του. Αλλά, υπάρχουν και άλλες πτυχές της σκοτεινής ύλης από ό, τι οι ερευνητές εξακολουθούν να ανακαλύπτουν και να εξηγούν. Μόλις αποκτήσουν μια καλή ιδέα για το τι είναι στην πραγματικότητα, δηλαδή, από ποια σωματίδια είναι φτιαγμένα, θα είναι σε θέση να το χαρακτηρίσουν πληρέστερα. Είναι μόνο θέμα χρόνου πριν συμβεί αυτό.

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ορισμένα πράγματα για τους γαλαξίες: έχουν άστρα, πλανήτες, νεφελώματα, μαύρες τρύπες και πολλή σκοτεινή ύλη. Κάθε μαζικός γαλαξίας έχει ένα μαύρη τρύπα στο κέντρο του. Όσο πιο δυνατός είναι ο γαλαξίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η μαύρη τρύπα του. Αλλά πώς σχετίζονται οι δύο; Μετά από όλα, η μαύρη τρύπα είναι εκατομμύρια φορές μικρότερη και λιγότερο μαζική από τον οικιακό γαλαξία της. Οι αστρονόμοι μελετούν τις ποδοσφαιρικές συλλογές αστρικών που ονομάζονται ελλειπτικοί γαλαξίες για να κατανοήσουν τη σχέση μεταξύ ενός γαλαξία και της μαύρης τρύπής του. Αποδεικνύεται ότι το αόρατο χέρι της σκοτεινής ύλης επηρεάζει με κάποιο τρόπο την ανάπτυξη των μαύρων τρυπών και το σχηματισμό γαλαξιών. Η ύπαρξη αυτού του θέματος, που δεν μπορούμε να δούμε ούτε να αγγίξουμε, δόθηκε αρχικά από τον αστρονόμο Fritz Zwicky στις αρχές του 20ού αιώνα και αργότερα παρατηρήθηκε και επαληθεύτηκε από μια ομάδα παρατηρητών με επικεφαλής τον αστρονόμο Βέρα Ρούμπιν.

Οι ελλειπτικοί γαλαξίες είναι συλλογές άστρων σε σχήμα αυγού με μαύρες τρύπες στις καρδιές τους. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν αστρικές κινήσεις ως τρόπο ζύγισης των κεντρικών μαύρων τρυπών των γαλαξιών. Οι μετρήσεις ακτίνων Χ του θερμού αερίου που περιβάλλουν τους γαλαξίες βοήθησαν να ζυγίσουμε το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης. Αποδεικνύεται ότι όσο πιο σκοτεινή ύλη έχει ένας γαλαξίας, τόσο πιο θερμό αέριο μπορεί να συγκρατήσει. Έτσι, σε ένα γαλαξία με μια μεγάλη σκοτεινή ύλη "φωτοστέφανο" που την περιβάλλει, η σχέση μεταξύ των δύο είναι ισχυρότερη από εκείνη ανάμεσα σε μια μαύρη τρύπα και τα αστέρια του γαλαξία.

Αυτή η σύνδεση πιθανώς σχετίζεται με τον τρόπο που μεγαλώνουν οι ελλειπτικοί γαλαξίες. Δημιουργούν πότε οι μικρότεροι γαλαξίες συγχωνεύονται, και τα αστέρια και η σκοτεινή ύλη ανακατεύονται και αναμιγνύονται. Επειδή η σκοτεινή ύλη ξεπερνά τα πάντα, μορφοποιεί τον νεοσχηματισμένο ελλειπτικό γαλαξία και καθοδηγεί την ανάπτυξη της κεντρικής μαύρης τρύπας. Η συγχώνευση δημιουργεί ένα βαρυτικό σχέδιο που θα ακολουθήσει ο γαλαξίας, τα αστέρια και η μαύρη τρύπα για να οικοδομηθούν.

Οι αστρονόμοι υποψιάζονται έντονα ότι η σκοτεινή ύλη επηρεάζει και την ανάπτυξη άλλων τύπων γαλαξιών. Πρόσφατες θεωρητικές μελέτες της σκοτεινής ύλης και η επιρροή της σε αντικείμενα στον γαλαξία δείχνουν ότι η ίδια η Γη, και ίσως και η ζωή της υποστηρίζει, έχουν επηρεαστεί από τη σκοτεινή ύλη με κάποιο τρόπο καθώς ο ήλιος και οι πλανήτες μας ταξίδευαν μέσω του γαλαξία σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.

Ο γαλαξιακός δίσκος - η περιοχή του τον Γαλαξία Γαλαξίας όπου ζει το ηλιακό μας σύστημα - είναι γεμάτο με αστέρια και σύννεφα αερίου και σκόνης, καθώς και συγκέντρωση της φευγαλέας σκοτεινής ύλης - μικρά υποατομικά σωματίδια που μπορούν να ανιχνευθούν μόνο από τη βαρύτητά τους υπάρχοντα. Δεδομένου ότι η Γη (και πιθανώς πλανητικά συστήματα γύρω από άλλα αστέρια) ταξιδεύουν μέσω του δίσκου, της σκοτεινής ύλης οι συσσωρεύσεις διαταράσσουν τις τροχιές των μακρινών κομητών, τις στέλνουν σε σειρές σύγκρουσης με πλανήτες.

Φαίνεται επίσης ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί προφανώς να συσσωρευτεί μέσα στον πυρήνα της Γης. Τελικά, τα σωματίδια σκοτεινής ύλης εκμηδενίζουν ο ένας τον άλλον, δημιουργώντας σημαντική θερμότητα. Η θερμότητα που δημιουργείται από την εξόντωση της σκοτεινής ύλης στον πυρήνα της Γης θα μπορούσε να προκαλέσει γεγονότα όπως ηφαιστειακή τις εκρήξεις, την ορεινή κατασκευή, τις αναστροφές μαγνητικού πεδίου και τις μεταβολές στο επίπεδο της θάλασσας, οι οποίες παρουσιάζουν επίσης κορυφές κάθε 30 εκατομμύρια χρόνια.

Η σκοτεινή ύλη, φαίνεται, έχει πολλά να απαντήσει στο σύμπαν. Είναι ένα εκπληκτικά αποτελεσματικό υλικό, παρόλο που δεν έχει ακόμη δει. Το αόρατο χέρι του είναι αισθητό παντού.