Η σκοτεινή ύλη διαποτίζει όλο το σύμπαν

Στιγμιότυπο από ένα νέο υπολογιστικό μοντέλο που δείχνει την πανταχού παρούσα κατανομή της σκοτεινής ύλης σε όλο το Σύμπαν. Οι πιο φωτεινές περιοχές είναι αυτές με μεγάλη πυκνότητα σκοτεινής ύλης

Αστροφυσικοί από το Πανεπιστήμιο Nagoya και το Ινστιτούτο για τα Μαθηματικά και τη Φυσική του Σύμπαντος (IPMU) έχουν αποφασίσει ότι η σκοτεινή ύλη είναι κυριολεκτικά παντού γύρω μας, δημιουργώντας ένα τεράστιο ιστό ύλης, που περιλαμβάνει τα πάντα που μπορούμε να δούμε.

Ενώ η νέα μελέτη δεν δίνει καμία επιπλέον γνώση για την ίδια τη φύση της σκοτεινής ύλης, προσφέρει μια κάποια εικόνα για το πώς είναι τοποθετημένα σε όλο το Σύμπαν. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τα νέα δεδομένα που θα τους βοηθήσουν στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν αυτήν την φευγαλέα μορφή της ύλης.

Προφανώς, η άλως της σκοτεινής ύλης δεν βρίσκεται μόνο στον πυρήνα και τα όρια των γαλαξιών, ή μέσα σε σμήνη και υπερσμήνη, αλλά και στον διαγαλαξιακό χώρο, καθώς και σε τεράστιες ανοικτές εκτάσεις που χωρίζουν τις μεγάλες δομές της συνηθισμένης βαρυονικής ύλης, που ονομάζονται κοσμικά κενά.

Αυτό που κάνει την ουσία αυτή τόσο δύσκολο να μελετηθεί είναι ότι δεν αλληλεπιδρά άμεσα με τίποτα, ούτε καν με τον εαυτό της. Το φως περνάει μέσα από αυτή σε μεγάλο βαθμό ανεπηρέαστη, ενώ και η βαρυονική ύλη βιώνει την παρουσία της σκοτεινής ύλης μόνο μέσω της δύναμης της βαρύτητας.

Με βάση προηγούμενες μελέτες, έχει γίνει πλέον ευρέως αποδεκτό ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 22% όλης της υλοενέργειας του σύμπαντος. Η κανονική ύλη υπολογίζεται ότι είναι μόνο το 4,5% του συνόλου αυτής, ενώ η υπόλοιπη προέρχεται από μια άλλη άγνωστη ποσότητα, που ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια.

Ή διαφορετικά μόλις το 15% της ύλης στο Σύμπαν είναι ορατό (άστρα, πλανήτες, γαλαξίες). Το υπόλοιπο 85% που δεν βλέπουμε είναι η μυστηριώδης σκοτεινή ύλη που λειτουργεί σαν μια κοσμική κόλλα συγκρατώντας τα άστρα μέσα στους γαλαξίες, οι οποίοι περιστρέφονται ταχύτατα και αν δεν υπήρχε μεγάλη ποσότητα μάζας μέσα σε αυτούς ώστε να συγκρατεί το «περιεχόμενο» τους, θα διαλύονταν.

Το ίδιο φαίνεται ότι ισχύει και στο διαγαλαξιακό χώρο, το οποίο σύμφωνα με τη νέα έρευνα δεν είναι κενό αλλά κυριαρχείται από τη σκοτεινή ύλη.

Η ιαπωνική ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Shogo Masaki, πραγματοποίησε τη μελέτη αυτή καταρτίζοντας μια σειρά υπολογιστικών μοντέλων. Οι προσομοιώσεις αυτές περιλαμβάνουν σύνθετα σύνολα δεδομένων, που καλύπτουν 24 εκατομμύρια γαλαξίες, την κατανομή τους, καθώς και τις αλληλεπιδράσεις τους.

Η ομάδα έστρεψε  την προσοχή της στον βαρυτικό εστιασμό, μια διαδικασία μέσω της οποίας τα χαρακτηριστικά και η διαδρομή του φωτός που έρχεται από μακρινούς γαλαξίες αλλάζει καθώς κινείται μέσω ενός ισχυρού βαρυτικού πεδίου, όπως αυτό που προέρχεται από μια μεγάλη συγκέντρωση σκοτεινής ύλης. Ανιχνεύοντας λοιπόν την διαδρομή του φωτός ήταν σε θέση να βρουν την σκοτεινή ύλη που είναι υπεύθυνη για την κάμψη των ακτίνων του φωτός.

Τελικά αυτό που ανακάλυψε η ομάδα ήταν ότι η σκοτεινή ύλη που βρίσκεται στους γαλαξίες, στην πραγματικότητα συνδέεται μέσω διαγαλαξιακών ιστών με την σκοτεινή ύλη στους γειτονικούς γαλαξίες. Ο ιστός δημιουργήθηκε μέσω της ίδιας διαδικασίας που περιλαμβάνει ολόκληρο το σύμπαν.

Η πιο ενδιαφέρουσα επίπτωση που έχει αυτή η μελέτη είναι ότι οι γαλαξίες εμφανίζονται διαχωρισμένοι μόνο αν λάβουμε υπόψη την κανονική ύλη. Όταν συνυπολογίζεται και η σκοτεινή ύλη, τότε όλοι οι γαλαξίες στην πραγματικότητα συνδέονται μεταξύ τους μέσω αυτών των συγκεντρώσεων της σκοτεινής ύλης, κάτι σαν κοσμικούς ιστούς.

Αυτό υπονοεί ακόμα ότι οι ορατοί οικισμοί των άστρων, οι γνωστοί μας γαλαξίες, είναι στην πραγματικότητα απλώς οι κορυφές (περιοχές με υψηλή συγκέντρωση μάζας) σε μια θάλασσα συνεχούς ύλης που εκτείνεται σε ολόκληρο το Σύμπαν.

Λεπτομέρειες της έρευνας δημοσιεύθηκαν στην online έκδοση του Astrophysical Journal.

Πηγή:http://physics4u.wordpress.com