Κοιτάξτε έναν γαλαξία, τι βλέπετε; Πιθανώς πολλά αστέρια. Και θαμμένος ανάμεσα σε αυτά τα αστέρια, αν κοιτάξατε αρκετά προσεκτικά, θα μπορούσατε να βρείτε πλανήτες, μαύρες τρύπες, λευκούς νάνους, αστεροειδείς, και κάθε είδους διάφορες χονδρές πιθανότητες και άκρα. Το συνηθισμένο γαλαξιακό περιβάλλον.
Αυτό που δεν θα δείτε είναι το μεγαλύτερο μέρος αυτού του γαλαξία Πραγματικά φτιαγμένος από. Δεν θα δείτε το αόρατο, το κρυφό. Δεν θα δείτε το μεγαλύτερο μέρος αυτής της γαλαξιακής μάζας. Δεν θα βλέπατε τη σκοτεινή ύλη.
Τα πιο σκοτεινά θέματα
Η σκοτεινή ύλη είναι μια υποθετική μορφή ύλης, και σε αυτήν την υπόθεση κολυμπάτε σε αυτήν τώρα. Στο βαθμό που μπορούμε να πούμε, με βάση δεκαετίες προσεκτικών, σχολαστικών παρατηρήσεων για τα πάντα, από την κίνηση των άστρων μέσα στους γαλαξίες έως την κίνηση των γαλαξιών μέσα σε σμήνη έως τις πρώτες στιγμές του big bang έως την ανάπτυξη της δομής σε ολόκληρο το σύμπαν (δηλαδή , έχουμε εργαστεί πολύ σκληρά σε αυτό), ο κόσμος μας δεν είναι αυτό που φαίνεται στην επιφάνεια.
Το κύριο αποτέλεσμα: οι περισσότερες πρώτες ύλες στο σύμπαν μας απλά δεν αλληλεπιδρούν με το φως. Το συνηθισμένο όνομά του είναι «σκοτεινή ύλη», αλλά ένα καλύτερο όνομα μπορεί να είναι αόρατος ύλη. Δεν είμαστε ακριβώς σίγουροι τι είναι (εξακολουθούμε να δουλεύουμε σε αυτό το κομμάτι), αλλά η σκοτεινή ύλη φαίνεται να είναι ένα είδος μικροσκοπικού σωματιδίου που πλημμυρίζει κάθε γαλαξία, εμποτίζοντάς τα με επιπλέον μάζα. Επειδή αυτή η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά με το φως, δεν αισθάνεται τίποτα να κάνει με την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, που σημαίνει ότι περνά απλώς από την κανονική ύλη χωρίς να παρατηρεί ή να φροντίζει ούτε ένα κομμάτι.
Το βάρος του τίποτα
Όσο ισχυρή είναι αυτή η σκοτεινή ύλη όσον αφορά την εξήγηση βαθιών και μπερδεμένων προβλημάτων του σύμπαντος, έχει κάποιες αδυναμίες. Πιο συγκεκριμένα, όταν οι αστροφυσικοί πραγματοποιούν προσομοιώσεις υπολογιστών για την ανάπτυξη γαλαξιών - παρακολουθώντας τον σχηματισμό και την εξέλιξή τους κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών χρησιμοποιώντας όλη τη γνωστή φυσική που πηγαίνει να κάνει έναν γαλαξία γαλαξία - βρίσκουν ότι η σκοτεινή ύλη τείνει να είναι πραγματικά, πραγματικά συσσωρεύονται σε υπερβολικά υψηλές πυκνότητες στο κέντρο αυτών των γαλαξιών.
Αυτή είναι μια καλή και καλή πρόβλεψη από μόνη της, αλλά δεν ταιριάζει απόλυτα με τις παρατηρήσεις. Ενώ δεν μπορούμε να δούμε άμεσα τη σκοτεινή ύλη (θυμηθείτε: αόρατο), μπορούμε να δούμε τις επιπτώσεις της σε όλα τα άλλα, συμπεριλαμβανομένης της κανονικής ύλης. Η σκοτεινή ύλη μπορεί να μην παίζει το ηλεκτρομαγνητικό παιχνίδι, αλλά μιλάει για τη βαρύτητα, επειδή η βαρύτητα είναι εξαιρετικά φιλική και μπορεί να μιλήσει με κάθε κομμάτι μάζας και ενέργειας σε ολόκληρο το σύμπαν.
Έτσι, εάν γεμίσετε έναν γαλαξία με σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ύλη τείνει να συσσωρεύεται πολύ στο κέντρο, τότε θα υπάρχουν πολλά βάρος στο κέντρο του γαλαξία, τραβώντας το περιβάλλον αέριο. Καθώς το αέριο συμπιέζεται στον πυρήνα, θα συρρικνωθεί και θα καταρρεύσει, προκαλώντας τεράστια γεγονότα σχηματισμού αστεριών, ξεσπάζοντας απορρίμματα νέων αστεριών.
Με άλλα λόγια, οι πυρήνες των γαλαξιών πρέπει να έχουν σωρούς σε μοριακούς σωρούς αερίου και αστεριών. Και παρόλο που τα γαλαξιακά κέντρα είναι πράγματι πολύ πλούσια μέρη, δεν είναι ότι πλούσιος.
Το συμπέρασμα ότι η βασική πρόβλεψη για τη συμπεριφορά της σκοτεινής ύλης στους γαλαξιακούς πυρήνες δεν είναι η πλήρης ιστορία. Εφόσον έχουμε τόσους πολλούς άλλους καλούς λόγους να πιστεύουμε ότι η σκοτεινή ύλη είναι κάτι, το ερώτημα γίνεται: τι την ξεκινά από τον πυρήνα;
Κουνώντας τα πράγματα
Δώστε σε δέκα θεωρητική φυσική ένα πρόβλημα και θα βρουν δώδεκα λύσεις. Και στην περίπτωση της «ευγένειας» των πυρήνων της σκοτεινής ύλης, κατάφεραν να εμφανίσουν κάθε είδους διασκεδαστικές εξηγήσεις. Ίσως η σκοτεινή ύλη είναι πιο εξωτική από ό, τι νομίζαμε, ικανή να αλληλεπιδράσει ελαφρώς με τον εαυτό της μέσω μιας νέας πέμπτης δύναμης της φύσης, εξομαλύνοντας τον εαυτό της. Ίσως η σκοτεινή ύλη είναι απλώς ένα ζεστό φυσικό και ενεργητικό και δυσκολεύεται να συγκεντρωθεί στο κέντρο.
Όσο δροσερές είναι αυτές οι επιλογές, ίσως η εξήγηση είναι κάτι πιο απλό. Η σκοτεινή ύλη μπορεί να επηρεάσει τη συμπεριφορά της κανονικής ύλης μέσω της βαρύτητας και το ίδιο ισχύει και στην αντίστροφη. Αν και είναι ουσιαστικά λιγότερο ογκώδες από τους σκοτεινούς ομολόγους τους, η συνήθης ύλη του σύμπαντός μας μπορεί να τραβήξει και να τραβήξει και να διαδώσει όλα τα άλλα, ακόμα κι αν είναι λίγο.
Πρόσφατα μια ομάδα αστρονόμων μελέτησε αρκετούς πληθυσμούς γαλαξιών νάνων, όπου η σχέση μεταξύ σκοτεινής και φυσιολογικής ύλης θα μπορούσε ευκολότερα να εξεταστεί. Χρησιμοποίησαν αυτά τα δείγματα για να κυνηγήσουν τυχόν σχέσεις μεταξύ σχηματισμού αστεριών και κεντρικής πυκνότητας. Σε αυτό το σενάριο, εάν ένας γαλαξίας αντιμετώπιζε πολλούς πρόσφατους σχηματισμούς αστεριών, πυροδοτώντας εκρηκτικούς ανέμους σουπερνόβα και άλλες ιδιοσυγκρασίες, τότε αυτό θα οδηγούσε πολλές φυσιολογικές ύλες από τον πυρήνα και η βαρύτητα θα έκανε το πράγμα της και θα τραβήξει μέρος της σκοτεινής ύλης μαζί με τα κανονικά πράγματα.
Η μελέτη βρήκε ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα: οι νάνοι γαλαξίες με πολλούς πρόσφατους σχηματισμούς αστεριών («πρόσφατο» που ήταν τα τελευταία έξι δισεκατομμύρια χρόνια) είχαν ομαλότερες κεντρικές πυκνότητες, ενώ τα λιγότερο ενεργά αδέλφια τους ήταν πολύ πιο πονηρά στα κέντρα τους, ευνοώντας αυτή την υπόθεση ότι η κανονική ύλη μπορεί πράγματι να επηρεάσει το σκοτάδι. Αν και αυτό δεν λύνει εντελώς το αίνιγμα της φύσης της σκοτεινής ύλης, είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός.
Διαβάστε περισσότερα: «Η σκοτεινή ύλη θερμαίνεται στους νάνους γαλαξίες»
