Υπάρχει στο Σύμπαν η συμβατική, ορατή ύλη όπως τα αέρια, η κοσμική σκόνη, τα άστρα, οι πλανήτες και οι γαλαξίες. Υπάρχει επίσης η αόρατη σκοτεινή ύλη γνωστή μόνο λόγω των βαρυτικών της επιδράσεων σε μεγάλη κλίμακα. Υπήρχε μέχρι σήμερα και η αποακλούμενη «χαμένη» ύλη την οποία ερευνητές υποστηρίζουν ότι εντόπισαν.
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η ορατή ύλη αποτελεί μόνο περίπου το 15% όλης της ύλης αλλά εδώ και καιρό δυσκολεύονται να τεκμηριώσουν πού βρίσκεται αφού έχει καταγραφεί μέχρι στιγμής μόνο το 50% αυτής της ποσότητας. Με τη βοήθεια ισχυρών εκρήξεων ραδιοκυμάτων που εκπέμπονται από 69 τοποθεσίες στο Σύμπαν ερευνητική ομάδα λέει ότι βρήκε αυτή την «χαμένη» ύλη.
Κρυβόταν κυρίως ως αραιό αέριο που απλωνόταν στις απέραντες εκτάσεις μεταξύ των γαλαξιών και εντοπίστηκε χάρη στην επίδραση που έχει η ύλη στα ραδιοκύματα που ταξιδεύουν στο Διάστημα υποστηρίζουν οι ερευνητές. Αυτό το αραιό αέριο αποτελεί το διαγαλαξιακό μέσο, ένα είδος ομίχλης μεταξύ των γαλαξιών.
Οι επιστήμονες είχαν προηγουμένως προσδιορίσει τη συνολική ποσότητα της συνηθισμένης ύλης χρησιμοποιώντας έναν υπολογισμό που αφορούσε το φως που παρατηρήθηκε και είχε απομείνει από το γεγονός της Μεγάλης Έκρηξης πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, το μυστηριώδες φαινόμενο από το οποίο προέκυψε το Σύμπαν. Αλλά δεν μπόρεσαν να βρουν στην πραγματικότητα τη μισή από αυτή την ύλη.
«Έτσι, το ερώτημα με το οποίο παλεύουμε ήταν: Πού κρύβεται; Η απάντηση φαίνεται να είναι: σε έναν διάχυτο λεπτό κοσμικό ιστό, πολύ μακριά από τους γαλαξίες», δήλωσε ο καθηγητής αστρονομίας του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ Λίαμ Κόνορ, επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Nature Astronomy».
Τα φωτοστέφανα
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα μικρότερο κομμάτι της ελλείπουσας ύλης βρίσκεται στα φωτοστέφανα διάχυτης ύλης που περιβάλλουν τους γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας γαλαξία. Η συνηθισμένη ύλη αποτελείται από βαρυόνια, τα οποία είναι τα υποατομικά σωματίδια πρωτόνια και νετρόνια που χρειάζονται για να σχηματίσουν άτομα.
«Οι άνθρωποι, οι πλανήτες και τα αστέρια είναι φτιαγμένα από βαρυόνια. Η σκοτεινή ύλη, από την άλλη πλευρά, είναι μια μυστηριώδης ουσία που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο Σύμπαν. Δεν γνωρίζουμε ποιο σωματίδιο ή ουσία αποτελεί τη σκοτεινή ύλη. Γνωρίζουμε ακριβώς τι είναι η συνηθισμένη ύλη, απλώς δεν ξέραμε πού βρισκόταν» λέει ο Κόνορ.
Πώς λοιπόν κατέληξε τόση συνηθισμένη ύλη στη μέση του πουθενά; Τεράστιες ποσότητες αερίου εκτοξεύονται από τους γαλαξίες όταν τεράστια αστέρια εκρήγνυνται σε σουπερνόβα ή όταν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μέσα στους γαλαξίες αποβάλουν κάποιες ποσότητες ύλης… καταβροχθίζοντας άστρα ή αέριο.
«Αν το Σύμπαν ήταν ένα πιο βαρετό μέρος ή αν οι νόμοι της Φυσικής ήταν διαφορετικοί, ίσως να διαπιστώσετε ότι η συνηθισμένη ύλη θα έπεφτε σε γαλαξίες, θα ψύχονταν, θα σχημάτιζε άστρα μέχρι που κάθε πρωτόνιο και νετρόνιο θα αποτελούσε μέρος ενός άστρου. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει» εξηγεί ο Κόνορ.
Έτσι, αυτές οι βίαιες φυσικές διεργασίες σπρώχνουν την συνηθισμένη ύλη σε τεράστιες αποστάσεις και την παραδίδουν στην κοσμική ερημιά. Αυτό το αέριο δεν βρίσκεται στη συνήθη κατάστασή του, αλλά μάλλον σε μορφή πλάσματος, με τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια του χωρισμένα.
Οι εκρήξεις
Ο μηχανισμός που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση και τη μέτρηση της χαμένης συνηθισμένης ύλης περιελάμβανε φαινόμενα που ονομάζονται γρήγορες ραδιοεκρήξεις ή FRB, ισχυροί παλμοί ραδιοκυμάτων που εκπέμπονται από τα βάθη του Σύμπαντος. Ενώ η ακριβής αιτία τους παραμένει μυστηριώδης, μια κορυφαία υπόθεση είναι ότι παράγονται από έντονα μαγνητισμένα άστρα νετρονίων, υπέρπυκνους αστρικούς πυρήνες που απομένουν μετά τον θάνατο ενός τεράστιου άστρου σε μια έκρηξη σουπερνόβα.
Καθώς το φως σε συχνότητες ραδιοκυμάτων ταξιδεύει από την πηγή των FRB στη Γη, διασκορπίζεται σε διαφορετικά μήκη κύματος, όπως ακριβώς ένα πρίσμα μετατρέπει το ηλιακό φως σε ουράνιο τόξο. Ο βαθμός αυτής της διασποράς εξαρτάται από το πόση ύλη υπάρχει στην πορεία του φωτός, παρέχοντας τον μηχανισμό για τον εντοπισμό και τη μέτρηση της ύλης όπου διαφορετικά θα παρέμενε άγνωστη.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ραδιοκύματα που ταξιδεύουν από 69 FRB, 39 από τα οποία ανακαλύφθηκαν χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο 110 τηλεσκοπίων που βρίσκονται στο Ραδιοσκοπικό Αστεροσκοπείο Owens Valley του Caltech κοντά στο Bishop της Καλιφόρνια, που ονομάζεται Deep Synoptic Array. Τα υπόλοιπα 30 ανακαλύφθηκαν χρησιμοποιώντας άλλα τηλεσκόπια.
Τα FRB εντοπίστηκαν σε αποστάσεις έως και 9,1 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, οι πιο μακρινές από αυτές που έχουν καταγραφεί. Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος, 9,5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα.
Με όλη τη συνηθισμένη ύλη να έχει πλέον υπολογιστεί, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν την κατανομή της. Περίπου το 76% βρίσκεται στον διαγαλαξιακό χώρο, περίπου το 15% σε γαλαξιακά φωτοστέφανα και το υπόλοιπο 9% συγκεντρώνεται μέσα σε γαλαξίες, κυρίως ως άστρα ή αέριο.
«Μπορούμε τώρα να προχωρήσουμε σε ακόμη πιο σημαντικά μυστήρια σχετικά με την συνηθισμένη ύλη στο Σύμπαν και πέρα από αυτό: ποια είναι η φύση της σκοτεινής ύλης και γιατί είναι τόσο δύσκολο να μετρηθεί άμεσα;» λέει ο Κόνορ.
Naftemporiki.gr
