Πιστωτική εικόνα: Chandra
Μια νέα εικόνα που λαμβάνεται από το παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra βοηθά τους αστρονόμους να κατανοήσουν τη σύνθεση της σκοτεινής ύλης στο Σύμπαν. Τα δεδομένα ακτίνων Χ δείχνουν ότι η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης αυξάνεται ομαλά μέχρι το κέντρο του γαλαξία, η οποία ταιριάζει με τις προβλέψεις του μοντέλου «κρύας σκοτεινής ύλης». Αυτό το μοντέλο παίρνει το όνομά του από την υπόθεση ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης κινούνται αργά όταν σχηματίστηκαν οι γαλαξίες και αλληλεπιδρούν με την κανονική ύλη μόνο μέσω της βαρύτητας.
Οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA για να πραγματοποιήσουν τον πιο λεπτομερή έλεγχο της κατανομής της σκοτεινής ύλης σε ένα τεράστιο σύμπλεγμα γαλαξιών. Τα αποτελέσματά τους δείχνουν ότι περίπου το 80 τοις εκατό της ύλης στο σύμπαν αποτελείται από κρύα σκοτεινή ύλη - μυστηριώδη υποατομικά σωματίδια που έχουν απομείνει από το πυκνό πρώιμο σύμπαν.
Ο Τσάντρα παρατήρησε ένα σύμπλεγμα γαλαξιών που ονομάζεται Άμπελ 2029 που βρίσκεται περίπου ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός από τη Γη. Το σύμπλεγμα αποτελείται από χιλιάδες γαλαξίες που τυλίγονται σε ένα γιγαντιαίο νέφος ζεστού αερίου και μια ποσότητα σκοτεινής ύλης που ισοδυναμεί με πάνω από εκατό τρισεκατομμύρια Ήλιους. Στο κέντρο αυτού του σμήνους βρίσκεται ένας τεράστιος, ελλειπτικός σχηματισμός γαλαξίας που πιστεύεται ότι σχηματίστηκε από τις συγχωνεύσεις πολλών μικρότερων γαλαξιών. Τα δεδομένα ακτίνων Χ δείχνουν ότι η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης αυξάνεται ομαλά μέχρι τον κεντρικό γαλαξία του σμήνους. Αυτή η ανακάλυψη συμφωνεί με τις προβλέψεις των μοντέλων ψυχρής σκοτεινής ύλης και έρχεται σε αντίθεση με άλλα μοντέλα σκοτεινής ύλης που προβλέπουν ισοπέδωση της ποσότητας της σκοτεινής ύλης στο κέντρο του συμπλέγματος.
«Ήμουν πραγματικά έκπληκτος για το πόσο καλά θα μπορούσαμε να μετρήσουμε τη σκοτεινή ύλη τόσο βαθιά στον πυρήνα ενός πλούσιου σμήνους», δήλωσε ο Aaron Lewis του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Irvine, επικεφαλής συγγραφέας μιας εργασίας που περιγράφει τα αποτελέσματα σε ένα πρόσφατο τεύχος του The Αστροφυσική Εφημερίδα. "Έχουμε ακόμη πολύ λίγη ιδέα για την ακριβή φύση αυτών των σωματιδίων, αλλά τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι πρέπει να συμπεριφέρονται σαν κρύα σκοτεινή ύλη."
Η ψυχρή σκοτεινή ύλη παίρνει το όνομά της από την υπόθεση ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης κινούνται αργά όταν άρχισαν να σχηματίζονται γαλαξίες και σμήνη γαλαξιών. Τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και η «φυσιολογική» ύλη μόνο μέσω της βαρύτητας.
Η επιτυχία των αστρονόμων στην τοποθέτηση τόσο αυστηρών περιορισμών στην κατανομή της σκοτεινής ύλης οφειλόταν εν μέρει στην ικανότητα του Chandra να κάνει έναν χάρτη έντασης και θερμοκρασίας υψηλής ανάλυσης και εν μέρει λόγω της επιλογής ενός στόχου. Το σύμπλεγμα και ο κεντρικός γαλαξίας είναι ασυνήθιστα κανονικοί, με μικρή ή καθόλου ένδειξη διαταραχής.
Το θερμό αέριο σε ένα σύμπλεγμα συγκρατείται στο σύμπλεγμα κυρίως από τη βαρύτητα της σκοτεινής ύλης, έτσι η κατανομή του θερμού αερίου καθορίζεται από εκείνη της σκοτεινής ύλης. Μετρώντας με ακρίβεια την κατανομή των ακτίνων Χ από το καυτό αέριο, οι αστρονόμοι κατάφεραν να κάνουν την καλύτερη μέτρηση της κατανομής της σκοτεινής ύλης στην εσωτερική περιοχή ενός σμήνους γαλαξιών.
«Ενώ ο Abell 2029 μπορεί να είναι βαρετός για να δει ο μέσος άνθρωπος», δήλωσε ο David Buote, συγγραφέας της εφημερίδας, «είναι απόλυτη απόλαυση για τους αστροφυσικούς να μελετήσουν, γιατί επιτρέπει μια πολύ απλή και ακριβή σύγκριση θεωρίας και παρατήρηση."
Για παράδειγμα, προηγούμενες παρατηρήσεις του σμήνους γαλαξιών Hydra A από τον Larry David του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian στο Cambridge, Mass και συνεργάτες βρήκαν παρόμοιο αποτέλεσμα, αλλά τα στοιχεία της εκρηκτικής δραστηριότητας στον κεντρικό γαλαξία δυσκολεύτηκαν να εξαγάγετε συγκεκριμένα συμπεράσματα σχετικά με τη φύση της σκοτεινής ύλης. Το προφίλ σκοτεινής ύλης που συνάγεται για το Abell 2029 παρέχει στοιχεία ότι τα αποτελέσματα της Hydra είναι αξιόπιστα και είναι μια σημαντική ανεξάρτητη επιβεβαίωση των προβλέψεων για κρύα σκοτεινή ύλη.
Ο John Stocke του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, Boulder συμμετείχε επίσης σε αυτήν την έρευνα. Ο Chandra παρατήρησε τον Abell 2029 με τον ανιχνευτή ACIS για 5,6 ώρες στις 12 Απριλίου 2000. Το Διαστημικό Κέντρο Πτήσης Marshall της NASA, Huntsville, Ala, διαχειρίζεται το πρόγραμμα Chandra για το Γραφείο Διαστημικής Επιστήμης, την έδρα της NASA στην Ουάσινγκτον. Η Northrop Grumman της Redondo Beach, Calif., Πρώην TRW, Inc., ήταν ο κύριος εργολάβος ανάπτυξης του παρατηρητηρίου. Το Αστεροφυσικό Παρατηρητήριο Smithsonian ελέγχει τη λειτουργία της επιστήμης και της πτήσης από το κέντρο ακτίνων Χ Chandra στο Cambridge, Mass.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Chandra
