Ένα νέο έγγραφο που παρουσιάστηκε στο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας αυτής της εβδομάδας υπόσχεται να λάμψει λίγο φως, για να το πούμε, σχετικά με την επιδίωξη της σκοτεινής ύλης σε μεμονωμένους γαλαξίες. Το τρέχον μοντέλο της ψυχρής σκοτεινής ύλης στο Σύμπαν είναι εξαιρετικά επιτυχημένο όσον αφορά τη χαρτογράφηση της μυστηριώδους ουσίας σε μεγάλες κλίμακες, αλλά όχι σε γαλαξιακές και υπο-γαλαξιακές κλίμακες. Νωρίτερα σήμερα, η Δρ Sukanya Chakrabarti του Florida Atlantic University περιέγραψε έναν νέο τρόπο χαρτογράφησης της σκοτεινής ύλης παρατηρώντας κυματισμούς στους δίσκους υδρογόνου μεγάλων γαλαξιών. Η δουλειά της μπορεί τελικά να επιτρέψει στους αστρονόμους να χρησιμοποιήσουν τις παρατηρήσεις τους σχετικά με τη συνηθισμένη ύλη για να διερευνήσουν την κατανομή της σκοτεινής ύλης σε μικρότερες κλίμακες.
Οι σπειροειδείς γαλαξίες συνήθως αποτελούνται από έναν δίσκο, ο οποίος είναι φτιαγμένος από φυσιολογική (βαρυονική) ύλη και περιέχει τον κεντρικό βραχίονα και τους σπειροειδείς βραχίονες, και ένα φωτοστέφανο, που περιβάλλει το δίσκο και περιέχει σκοτεινή ύλη. Τα τελευταία χρόνια, έχουν πραγματοποιηθεί έρευνες όπως το THINGS (που διενεργήθηκε από το NRAO Very Large Array) για την ανάλυση της κατανομής του υδρογόνου σε κοντινούς γαλαξιακούς δίσκους. Πέρυσι, ο Δρ Chakrabarti χρησιμοποίησε τέτοιες έρευνες για να διερευνήσει τον τρόπο με τον οποίο οι μικροί δορυφορικοί γαλαξίες επηρεάζουν τους δίσκους μεγαλύτερων γαλαξιών όπως το M51, το Whirlpool Galaxy. Αλλά το πραγματικό έπαθλο έγκειται στη διερεύνηση του τι δεν μπορούν να δουν οι αστρονόμοι. Ο Τσακραμπάρτι παρατήρησε, «Από τη δεκαετία του 70, γνωρίζουμε από παρατηρήσεις καμπυλών επίπεδης περιστροφής ότι οι γαλαξίες έχουν μαζικά φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης, αλλά υπάρχουν πολύ λίγοι ανιχνευτές που μας επιτρέπουν να καταλάβουμε πώς διανέμεται». Έχει διευρύνει τώρα την έρευνά της για να κάνει ακριβώς αυτό.
Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι η κατανομή πυκνότητας της σκοτεινής ύλης βασίζεται σε μια παράμετρο που ονομάζεται ακτίνα κλίμακας. Όπως αποδεικνύεται, η μεταβολή αυτής της παραμέτρου επηρεάζει ορατά το σχήμα του δίσκου υδρογόνου του γαλαξία όταν λαμβάνεται υπόψη η επιρροή των διερχόμενων νάνων γαλαξιών.
«Οι κυματισμοί στους εξωτερικούς δίσκους αερίου λειτουργούν σαν καθρέφτης της υποκείμενης διανομής σκοτεινής ύλης», δήλωσε ο Τσακραμπάρτι. Μεταβάλλοντας την ακτίνα κλίμακας του φωτοστέφανου της σκοτεινής ύλης του M51, η Chakrabarti κατάφερε να δει πώς θα επηρέαζε το σχήμα και την κατανομή του ατομικού υδρογόνου στο δίσκο του. Διαπίστωσε ότι οι ακτίνες μεγάλης κλίμακας δημιουργούν γαλαξίες με ένα φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης που γίνεται σταδιακά πιο διάχυτο καθώς εκτείνεται κατά μήκος του δίσκου. Αυτό αναγκάζει το υδρογόνο στο δίσκο να τυλίγεται πολύ χαλαρά γύρω από την κεντρική διόγκωση του γαλαξία. Αντίθετα, οι ακτίνες μικρής κλίμακας έχουν προφίλ πυκνότητας που πέφτουν πολύ πιο απότομα.
«Τα πιο απότομα προφίλ πυκνότητας είναι πιο αποτελεσματικά στο να συγκρατούν τα« πράγματα »τους», εξήγησε ο Chakrabarti, «και ως εκ τούτου έχουν πολύ πιο σφιχτά τυλιγμένο σπειροειδές σχήμα».
Ο χάρτης της Chakrabarti για την κατανομή της σκοτεινής ύλης στο φωτοστέφανο του M51 είναι συνεπής με τα υπάρχοντα θεωρητικά μοντέλα, οδηγώντας την να πιστέψει ότι αυτή η μέθοδος μπορεί να είναι εξαιρετικά χρήσιμη για τους αστρονόμους που προσπαθούν να διερευνήσουν την αόρατη, αόρατη ουσία που αποτελεί σχεδόν το ένα τέταρτο του Σύμπαντός μας. . Ένα προτύπωμα του χαρτιού της είναι διαθέσιμο στο ArXiv.
