Νάνοι γαλαξίες-Η απάντηση στο πρόβλημα της Σκοτεινής Ύλης

[skywatcher]

Νάνοι γαλαξίες δίνουν απάντηση στο πρόβλημα της Σκοτεινής Ύλης

 

Γράφει η αστροφυσικός Ελένη Χατζηχρήστου

 

Πώς δημιουργήθηκαν οι νάνοι γαλαξίες και γιατί; Από τις μέχρι τώρα παρατηρήσεις τους, οι αστρονόμοι έβλεπαν κατα 30-50 φορές λιγότερους νάνους γαλαξίες από οτι θα περίμεναν σύμφωνα με τις μέχρι τώρα αποδεκτές θεωρίες για την δημιουργία των γαλαξιών στο Σύμπαν. Γιατί; Ίσως η υπερθέρμανση και ο επανιονισμός που συνέβησαν μόλις 1 δισ. χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, δεν άφησαν περιθώρια για τη δημιουργία άστρων και κατά συνέπεια γαλαξιών. Μόνο εκείνοι οι νάνοι γαλαξίες που μπόρεσν να σχηματιστούν πολύ γρήγορα τα κατάφεραν.

 

Ένα χαρακτηριστικό των νάνων γαλαξιών είναι οτι ζούν σε ομάδες. Η κοντινότερη σε εμάς ομάδα νάνων γαλαξιών είναι εκείνοι των λεγόμενων Νεφών του Μαγγελάνου, δύο άμορφων γαλαξιών που κυριαρχούν στον ουρανό του νοτίου ημισφαιρίου. Μάλιστα στην κοντινή μας ομάδα έχουμε επτά νάνους γαλαξίες, όσοι δηλαδή και οι νάνοι στο γνωστό παραμύθι..

 

Συμφωνα με μια πρόσφατη προσεκτική μελέτη αυτών των γαλαξιών, οι επιστήμονες θεωρούν ως πιο πιθανή την εκδοχή πως τα Νέφη του Μαγγελάνου ήταν τα μεγαλύτερα μέλη μιας ομάδας νάνων γαλαξιών που συγκρούστηκαν με την σκοτεινή άλω του γαλαξία μας σχετικά πρόσφατα. Από την βαρυτική επίδραση και τις παλιρροϊκές δυνάμεις που τους εξασκήθηκε η ομάδα διαλύθηκε και οι νάνοι διασκορπίστηκαν τριγύρω από τον γαλαξία μας, σαν μικροί δορυφόροι, παγιδευμένοι από το βαρυτικό του πεδίο.

 

Εικ.1: Η ομάδα νάνων γαλαξιών και τα νέφη τυ Μαγγελάνου (Credit: university of Zurich).

 

Οι Αόρατοι Νάνοι

Πριν λίγα μόλις χρόνια, οι αστρονόμοι βρήκαν ισχυρές ενδείξεις οτι οι γαλαξίες περιβάλλονται από σκοτεινή άλω η οποία πιθανώς αποτελείται από πολλούς νάνους γαλαξίες. Αν και οι ίδιοι παραμένουν αόρατοι, μπορούμε να τους εντοπίσουμε από την παραμόρφωση του φωτός που επιφέρουν σε γαλαξίες που βρίσκονται πολύ μακρύτερα αλλά που τυχαίνει να είναι ευθυγραμμισμένοι με τους νάνους γαλαξίες, ως προς τον γήινο παρατηρητή. Οι «αόρατοι» νάνοι έτσι ίσως πράγατι να αποτελούν ένα μέρος της λύσης στο πρόβλημα της σκοτεινής ύλης που, σύμφωνα με τα κοσμολογικά μοντέλα και τις σύγχρονες παρατηρήσεις, αποτελεί το 80-90% όλης της ύλης του Σύμπαντος.

 

Η επικρατούσα θεωρία της λεγόμενης «κρύας σκοτεινής ύλης» προβλέπει την ύπαρξη τέτοιων αόρατων γαλαξιών. Η ύλη ονομάζεται κρύα όχι λόγω της θερμοκρασίας της αλλά λόγω της χαμηλής ταχύτητάς της, που την κάνει εύκολη «λεία» για την δύναμη της βαρύτητας, η οποία αναγκάζει την ύλη να συμπυκνωθεί δημιιουργώντας έτσι τους γαλαξίες.

 

Εικόνα από το διαστημικό τηλεσκόπιο υπερύθρου της NASA Spitzer. Δύο γαλαξίες συγκρούονται στο κέντρο της εικόνας και παραμορφώνονται δημιουργώντας παλιρροικές επιμήκεις «ουρές». Στα άκρα τους μικροί νάνοι γαλαξίες (κόκκινες σημειακές πηγές) δημιουργούνται, από την συμπίεση του αερίου (Credit NASA/JPL-Caltech/Cornell University).

 

Μεσογαλαξιακή Βία

 

Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις μεγάλης έκτασης στους πιο σύγχρονους υπερ-υπολογιστές, οι αστρονόμοι κατάφεραν να δημιουργήσουν συνθήκες παρόμοιες με εκείνες του νεαρού Σύμπαντος και να παρατηρήσουν νάνους γαλαξίες εν τη γενέσει τους. Μια απρόσμενη ανακάλυψη, που ανακοινώθηκε μόλις πριν ένα χρόνο, έδειξε οτι κατά την γέννησή τους οι γαλαξίες έρχονται αντιμέτωποι με βίαια φαινόμενα: Τα πρώτα άστρα που δημιουργούνται έχουν μεγάλη μάζα και ζουν σύντομη ζωή, στο τέλος της οποίας εκρήγνυνται ως υπερκαινοφανείς. Αυτές οι τεράστιες εκρήξεις στα σπλάχνα του νεοδημιουργούμενου γαλαξία παρασύρουν μαζί τους το μεσοαστρικό αέριο σε ένα είδος κυμάτων ύλης, τα οποία σπρώχνουν την σκοτεινή ύλη από το κέντρο προ τις παρυφές των γαλαξιών, όπου και την παρατηρούμε σήμερα. Αυτή είναι μια νέα σημαντική παράμετρος που αναμένεται να αλλάξει αρκετές από τις αντιλήψεις μας σχετικά με την σκοτεινή ύλη και τον τρόπο δημιουργίας των γαλαξιών στο Σύμπαν, και η παρατήρηση των νάνων γαλαξιών έγινε το κλειδί για την ανακάλυψή της.

 

Εικ.3: Προσομοίωση της δημιουργίας νάνων γαλαξιών, μόλις ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μεγάλη εικόνα αντιστοιχεί σε κλίμακα μεγέθους 100 χιλιάδων ετών φωτός, όπου οι γαλαξίες είναι συγκεντρωμένοι σε κοσμικά νήματα ύλης που διατρέχουν το Σύμπαν. Η ένθετη εικόνα δείχνει σε μεγέθυνση μια περιοχή μεγέθους 2000 ετών φωτός, όπου τα άστρα (κίτρινα) ενός νάνου γαλαξία έχουν εκραγεί προκαλώντας βίαιες κινήσεις στο μεσοαστρικό αέριο (μπλε/πράσινο/γαλάζιο αντιστοιχούν στην αυξανόμενη πυκνότητα του αερίου) (Credit: S. Maschchenko, J. Wadsley, H.M.P. Couchman).

 

http://www.astro.noa.gr/~echatz

http://www.astronomy.gr/main.cfm?module=article&id=1204&action=detail

[skywatcher]

Πρόσθεσα και μερικές εικόνες για ομορφιά!

[csot]

Τελευταίες εξελίξεις:

 

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η έρευνα για την μυστηριώδη ουσία από την οποία αποτελείται σχεδόν ολόκληρο το Σύμπαν σύντομα θα φτάσει στο τέλος της. Μία τεράστια εξομοίωσης μέσω υπολογιστή χρησιμοποιήθηκε για να δείξει την εξέλιξη ενός γαλαξία όπως ο Γαλαξίας μας και οι αναλυτές ήταν σε θέση να «δουν» τις ακτίνες γάμμα που εκπέμπει η σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ύλη πιστεύεται ότι αποτελεί το 85% της συνολικής μάζας του Σύμπαντος αλλά παραμένει αόρατη στα τηλεσκόπια από τότε που οι επιστήμονες συμπέραναν την ύπαρξη της από τις βαρυτικές επιδράσεις της πριν 75 χρόνια. Αν οι υπολογισμοί είναι σωστοί τα ευρήματα θα μπορούσαν αν βοηθήσουν το τηλεσκόπιο Fermi της NASA να ψάξει για την σκοτεινή ύλη και να ανοίξει ένα νέο κεφάλαιο για την κατανόηση του Σύμπαντος.

 

Η κοινοπραξία των επιστημόνων με την ονομασία Κοινοπραξία της Παρθένου κοίταξε φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης που περιβάλουν τους γαλαξίες και τα οποία περιέχουν ένα τρισεκατομμύριο φορές την μάζα του Ήλιου μας. Οι εξομοιώσεις έδειξαν πως το φωτοστέφανο του Γαλαξία μεγάλωσε μέσα από μια σειρά από βίαιες συγκρούσεις και ενώσεις ανάμεσα σε πολύ μικρότερα κομμάτια σκοτεινής ύλης που προέκυψαν από την Μεγάλη Έκρηξη.

 

Οι ερευνητές βρήκαν ότι οι ακτίνες-γ που παρήχθησαν όταν τα σωματίδια συγκρούστηκαν μεταξύ τους σε περιοχές μεγάλης πυκνότητας σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν πολύ εύκολα να εντοπιστούν σε περιοχές του Γαλαξία μας που βρίσκονται κοντά στον Ήλιο προς την διεύθυνση του γαλαξιακού κέντρου.

 

Προτείνουν το τηλεσκόπιο Fermi να ψάξει στο σημείο του Γαλαξία όπου προβλέπουν ότι οι ακτίνες-γ από την σκοτεινή ύλη θα λάμπουν με ένα «ομαλά ποικίλο και χαρακτηριστικό τρόπο».

 

Αν το Fermi όντως εντοπίσει τις προβλεπόμενες εκπομπές από το ομαλό εσωτερικό φωτοστέφανο του Γαλαξία μας η ομάδα της Παρθένου πιστεύει ότι θα είναι σε θέση να δει τα κατά τα άλλα αόρατα κομμάτια σκοτεινής ύλης που βρίσκονται πολύ κοντά στον Ήλιο.

 

Η ερευνητική ομάδα της Παρθένου αποτελείται από επιστήμονες του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Max Planck στην Γερμανία, το Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου του Durham στην Βρετανία, το Πανεπιστήμιο Victoria στον Καναδά, το Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής και το Πανεπιστήμιο του Groningen στην Δανία.

 

Ο καθηγητής Carlos Frenk Διευθυντής του Ινστιτούτου Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου του Durham είπε: «Η λύση του γρίφου της σκοτεινής ύλης θα είναι ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά επιτεύγματα της εποχής μας. Η έρευνα για την σκοτεινή ύλη έχει στοιχειώσει την Κοσμολογία για πολλές δεκαετίες. Σύντομα, ίσως, έρθει στο τέλος της.»

 

 

 

Πηγή: Universetoday.com 6 νοεμβρίου 2008