Μια νέα μελέτη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA υποδηλώνει ότι οι γαλαξίες σχηματίζονται μέσα σε συστάδες σκοτεινής ύλης. Αυτή η νέα έρευνα Spitzer διαπίστωσε ότι η ποσότητα της σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τους απομακρυσμένους γαλαξίες είναι εκπληκτικά συνεπής.
Ξεκινήστε με πολλές και σκοτεινές ύλες και μετά ανακατέψτε με αέριο. Αφήστε το μείγμα να καθίσει για λίγο, και ένας γαλαξίας θα πρέπει να σηκωθεί από το κτύπημα.
Αυτή η απλή συνταγή για το ψήσιμο γαλαξιών δεν μπορεί να εκτελεστεί στο σπίτι, αλλά αντικατοπτρίζει τι μαθαίνουν οι αστρονόμοι για το σχηματισμό γαλαξιών. Όπως το ψήσιμο ψωμιού με μαγιά, απαιτείται μια μυστηριώδης ουσία στο σύμπαν που ονομάζεται σκοτεινή ύλη για να αναπτυχθεί ένας γαλαξίας.
Τώρα, μια νέα μελέτη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA βελτιώνει τι είναι γνωστό για αυτό το βασικό συστατικό των γαλαξιών. Υποδηλώνει ότι όχι μόνο είναι απαραίτητη η σκοτεινή ύλη, αλλά πρέπει να υπάρχει μια ελάχιστη ποσότητα υλικού πριν μπορέσει να σχηματιστεί ένας γαλαξίας. Το λιγότερο θα σήμαινε κανέναν γαλαξία - το κοσμικό ισοδύναμο ενός αποτυχημένου καρβέλι ψωμιού.
«Οι γαλαξίες γεννιούνται μέσα σε τεράστιες συστάδες σκοτεινής ύλης», δήλωσε ο Δρ Duncan Farrah του Πανεπιστημίου Cornell, Ιθάκη, Νέα Υόρκη. «Διαπιστώνουμε ότι αυτές οι συστάδες φαίνεται να είναι εξαιρετικά συνεπείς σε μέγεθος από γαλαξία σε γαλαξία». Ο Farrah είναι επικεφαλής συγγραφέας μιας εργασίας που περιγράφει αυτό και άλλα ευρήματα σε ένα πρόσφατο τεύχος του Astrophysical Journal Letters.
Όπως υποδηλώνει τα ονόματά της, η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει φως, οπότε κανένα συμβατικό τηλεσκόπιο δεν μπορεί να το δει. Η λεγόμενη φυσιολογική ύλη, η οποία περιλαμβάνει φυτά και ανθρώπους και κάθε είδους διαστημικά αντικείμενα, εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ή φως. Υπάρχει περίπου πέντε φορές πιο σκοτεινή ύλη στο σύμπαν από την κανονική.
Ωστόσο, η σκοτεινή ύλη έχει μάζα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να ασκήσει βαρυτικά ρυμουλκά στην κανονική ύλη.
«Η σκοτεινή ύλη έχει βαρύτητα, οπότε τραβάει όλο και περισσότερη σκοτεινή ύλη εκτός από το« κανονικό »αέριο», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Δρ Jason Surace του Επιστημονικού Κέντρου Spitzer της NASA στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας στην Πασαντένα. «Γνωρίζουμε ότι το αέριο συμπυκνώνεται τελικά στα αστέρια που απαρτίζουν τους γαλαξίες, αλλά η μελέτη του Spitzer προτείνει ότι αυτό δεν θα συμβεί έως ότου η σκοτεινή ύλη φτάσει σε κρίσιμη μάζα».
Ο Farrah και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν δεδομένα από την έρευνα υπέρυθρων υπερύθρων Spitzer Wide-area για να μελετήσουν εκατοντάδες μακρινά αντικείμενα, που ονομάζονται υπεριώδεις υπέρυθροι γαλαξίες, που βρίσκονται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Αυτοί οι νέοι γαλαξίες είναι απίστευτα φωτεινοί και γεμίζουν με πολλή σκονισμένη δραστηριότητα σχηματισμού αστεριών.
Αρχικά, οι ερευνητές ξεκίνησαν να κατανοήσουν καλύτερα πώς οι νέοι γαλαξίες και η σκοτεινή ύλη εξελίσσονται και συγκεντρώνονται μαζί στα τεράστια σμήνη ώριμων γαλαξιών που κυριαρχούν στο σημερινό σύμπαν μας. «Ίσως πιστεύεις ότι οι γαλαξίες κατανέμονται τυχαία σε όλο τον ουρανό, σαν να ρίχνεις μια χούφτα άμμο στο πάτωμα», είπε ο Farrah. "Αλλά δεν είναι, και ο λόγος μπορεί να είναι ότι η σκοτεινή ύλη συσσωρεύεται γύρω από νέους γαλαξίες προσελκύουν ο ένας τον άλλον σαν κόλλα."
Καθορίζοντας πόσο σφιχτά είχαν αρχίσει να συσσωρεύονται οι υπεριώδεις υπέρυθροι γαλαξίες, ο Farrah και οι συνεργάτες του μπόρεσαν να μετρήσουν έμμεσα πόση σκοτεινή ύλη υπήρχε η «κόλλα». Όσο πιο σφιχτή είναι η ομαδοποίηση, τόσο πιο σκοτεινή υπήρχε. Έκαναν αυτόν τον υπολογισμό για δύο παρτίδες γαλαξιών σε διαφορετικές αποστάσεις από τη Γη.
Τότε όταν παρατήρησαν κάτι περίεργο. Για κάθε γαλαξία που μελετούσαν, ανεξάρτητα από το πόσο μακριά, φαινόταν να περιβάλλουν συσσωματώματα σκοτεινής ύλης περίπου του ίδιου μεγέθους, που ισοδυναμούν με 10 τρισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Επειδή οι αστρονόμοι δεν βρήκαν γαλαξίες σε συνδυασμό με λιγότερες από 10 τρισεκατομμύρια ηλιακές μάζες σκοτεινής ύλης, πιστεύουν ότι αυτή η ποσότητα πρέπει να είναι η ελάχιστη αναγκαία για να σχηματιστεί ένας υπεριώδης υπέρυθρος γαλαξίας.
«Αυτές οι συσσωματώσεις σκοτεινής ύλης μπορεί να είναι σαν σπόροι που γεννούν αυτούς τους μακρινούς γαλαξίες», δήλωσε ο Surace. «Παρόμοιοι γαλαξίες στο κοντινό μας σύμπαν σχηματίζονται με έναν εντελώς διαφορετικό τρόπο, οπότε αυτό που μαθαίνουμε ισχύει για μια διαφορετική εποχή στο σύμπαν μας, πολύ πίσω στον κοσμικό χρόνο».
Το αν άλλοι τύποι γαλαξιών θα μπορούσαν επίσης να προκύψουν με παρόμοιους τρόπους είναι μια συνεχιζόμενη ερώτηση στην αστρονομία. Προηγούμενες μελέτες για εξαιρετικά ενεργητικούς γαλαξίες που ονομάζονται κβάζαρ έχουν υπονοήσει ότι αυτά τα αντικείμενα απαιτούν επίσης μια ελάχιστη μάζα σκοτεινής ύλης. Μόνο σε αυτήν την περίπτωση, η «ζύμη» των γαλαξιών δεν ήταν τόσο πυκνή, περίπου τέσσερα έως πέντε τρισεκατομμύρια ηλιακές μάζες.
Φαίνεται ότι οι αστρονόμοι θα πρέπει να περιμένουν λίγο περισσότερο πριν το σύμπαν εγκαταλείψει τις οικογενειακές συνταγές του.
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
