Πρόσφατες παρατηρήσεις στο κέντρο του Γαλαξία μας αποκάλυψαν μια ασυνήθιστη λάμψη που μπορεί να αποτελεί το πρώτο άμεσο ίχνος αυτής της αόρατης ουσίας
Η σκοτεινή ύλη είναι ένα από τα πιο μυστηριώδη συστατικά του Σύμπαντος. Δεν εκπέμπει, δεν αντανακλά ούτε απορροφά φως, αλλά παρ’ όλα αυτά συγκρατεί τους γαλαξίες ενωμένους. Πρόσφατες παρατηρήσεις στο κέντρο του Γαλαξία μας αποκάλυψαν μια ασυνήθιστη λάμψη που μπορεί να αποτελεί το πρώτο άμεσο ίχνος αυτής της αόρατης ουσίας.
Φως από το κέντρο του Γαλαξία
Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι ανιχνεύουν αμυδρές εκπομπές ακτίνων γάμμα από το κέντρο του Γαλαξία μας. Το σχήμα και η έντασή τους δεν ταίριαζαν με γνωστά μοντέλα, παραμένοντας μυστήριο για πολύ καιρό. Κάποιοι επιστήμονες πρότειναν ότι η πηγή ήταν ένα σμήνος πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου, ενώ άλλοι υποστήριξαν ότι προέρχονται από συγκρούσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Η τελευταία υπόθεση, που φαινόταν αρκετά τολμηρή, ενισχύεται πλέον από πρόσφατες προσομοιώσεις υπολογιστών.
Υπερυπολογιστές και ο Χάρτης της Σκοτεινής Ύλης
Μια ομάδα αστροφυσικών χρησιμοποίησε υπερυπολογιστές για να ανακατασκευάσει την ιστορία σχηματισμού του Γαλαξία μας. Λαμβάνοντας υπόψη πώς μικρότερα αστρικά συστήματα συγχωνεύθηκαν στον γαλαξία πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, μαζί με τα νέφη σκοτεινής ύλης που έφεραν, δημιούργησαν έναν τρισδιάστατο χάρτη της προβλεπόμενης κατανομής της σκοτεινής ύλης.
Όταν το μοντέλο συγκρίθηκε με πραγματικές παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi, η συμφωνία ήταν εντυπωσιακή: οι περιοχές αυξημένης ακτινοβολίας στις εικόνες ταυτίζονταν με τις προβλεπόμενες θέσεις συσσωματωμάτων σκοτεινής ύλης. Το αποτέλεσμα αυτό αποτελεί ισχυρό επιχείρημα υπέρ της θεωρίας ότι οι αλληλεπιδράσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης παράγουν ακτίνες γάμμα.
Τι συμβαίνει όταν τα σωματίδια συγκρούονται;
Πιστεύεται ότι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης μπορούν να εξαϋλωθούν κατά τη σύγκρουση, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή ακτίνων γάμμα. Τέτοιες εκρήξεις θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη μυστηριώδη λάμψη στο κέντρο του Γαλαξία. Για να επιβεβαιωθεί αυτή η θεωρία, απαιτείται ακριβής μέτρηση της ενέργειας αυτών των ακτίνων: ενέργειες κάτω από ένα συγκεκριμένο όριο θα υποστήριζαν τη σκοτεινή ύλη, ενώ υψηλότερες τιμές θα καθιστούσαν τα πάλσαρ πιο πιθανούς υπόπτους.
Πάλσαρ εναντίον σκοτεινής ύλης
Τα πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου είναι αστέρες νετρονίων που περιστρέφονται με εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες, εκπέμποντας κατευθυνόμενες δέσμες ακτινοβολίας γάμμα. Παρά το γεγονός ότι μπορούν να παράγουν την απαιτούμενη ακτινοβολία, για να εξηγηθούν τα παρατηρούμενα δεδομένα θα έπρεπε να υπάρχουν πολύ περισσότερα από όσα έχουν ανιχνευθεί, ακόμη και από τα πιο ευαίσθητα τηλεσκόπια.
Για να διαλύσουν αυτές τις αμφιβολίες, οι αστρονόμοι προσβλέπουν στο Τηλεσκόπιο Cherenkov Array (CTA), ένα γιγάντιο τηλεσκοπικό συγκρότημα που θα ξεκινήσει τη λειτουργία του τα επόμενα χρόνια και θα επιτρέψει μετρήσεις ενέργειας ακτίνων γάμμα με πρωτοφανή ακρίβεια.
Πώς οι επιστήμονες αναζητούν το αόρατο
Η αναζήτηση της σκοτεινής ύλης προχωρά σε πολλαπλά μέτωπα. Σε υπόγεια εργαστήρια με υπερευαίσθητους ανιχνευτές, οι ερευνητές προσπαθούν να καταγράψουν σπάνιες αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων και συνηθισμένης ύλης. Σε επιταχυντές, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, οι φυσικοί ελπίζουν να δημιουργήσουν τεχνητά σωματίδια σκοτεινής ύλης. Παράλληλα, οι αστρονόμοι αναζητούν τα ίχνη της στο διάστημα μέσω της επίδρασής της στην κίνηση των αστεριών, στον βαρυτικό φακό και, πλέον, πιθανώς μέσω της ακτινοβολίας γάμμα.
www.bankingnews.gr
Φως από το κέντρο του Γαλαξία
Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι ανιχνεύουν αμυδρές εκπομπές ακτίνων γάμμα από το κέντρο του Γαλαξία μας. Το σχήμα και η έντασή τους δεν ταίριαζαν με γνωστά μοντέλα, παραμένοντας μυστήριο για πολύ καιρό. Κάποιοι επιστήμονες πρότειναν ότι η πηγή ήταν ένα σμήνος πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου, ενώ άλλοι υποστήριξαν ότι προέρχονται από συγκρούσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Η τελευταία υπόθεση, που φαινόταν αρκετά τολμηρή, ενισχύεται πλέον από πρόσφατες προσομοιώσεις υπολογιστών.
Υπερυπολογιστές και ο Χάρτης της Σκοτεινής Ύλης
Μια ομάδα αστροφυσικών χρησιμοποίησε υπερυπολογιστές για να ανακατασκευάσει την ιστορία σχηματισμού του Γαλαξία μας. Λαμβάνοντας υπόψη πώς μικρότερα αστρικά συστήματα συγχωνεύθηκαν στον γαλαξία πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, μαζί με τα νέφη σκοτεινής ύλης που έφεραν, δημιούργησαν έναν τρισδιάστατο χάρτη της προβλεπόμενης κατανομής της σκοτεινής ύλης.
Όταν το μοντέλο συγκρίθηκε με πραγματικές παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi, η συμφωνία ήταν εντυπωσιακή: οι περιοχές αυξημένης ακτινοβολίας στις εικόνες ταυτίζονταν με τις προβλεπόμενες θέσεις συσσωματωμάτων σκοτεινής ύλης. Το αποτέλεσμα αυτό αποτελεί ισχυρό επιχείρημα υπέρ της θεωρίας ότι οι αλληλεπιδράσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης παράγουν ακτίνες γάμμα.
Τι συμβαίνει όταν τα σωματίδια συγκρούονται;
Πιστεύεται ότι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης μπορούν να εξαϋλωθούν κατά τη σύγκρουση, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή ακτίνων γάμμα. Τέτοιες εκρήξεις θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη μυστηριώδη λάμψη στο κέντρο του Γαλαξία. Για να επιβεβαιωθεί αυτή η θεωρία, απαιτείται ακριβής μέτρηση της ενέργειας αυτών των ακτίνων: ενέργειες κάτω από ένα συγκεκριμένο όριο θα υποστήριζαν τη σκοτεινή ύλη, ενώ υψηλότερες τιμές θα καθιστούσαν τα πάλσαρ πιο πιθανούς υπόπτους.
Πάλσαρ εναντίον σκοτεινής ύλης
Τα πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου είναι αστέρες νετρονίων που περιστρέφονται με εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες, εκπέμποντας κατευθυνόμενες δέσμες ακτινοβολίας γάμμα. Παρά το γεγονός ότι μπορούν να παράγουν την απαιτούμενη ακτινοβολία, για να εξηγηθούν τα παρατηρούμενα δεδομένα θα έπρεπε να υπάρχουν πολύ περισσότερα από όσα έχουν ανιχνευθεί, ακόμη και από τα πιο ευαίσθητα τηλεσκόπια.
Για να διαλύσουν αυτές τις αμφιβολίες, οι αστρονόμοι προσβλέπουν στο Τηλεσκόπιο Cherenkov Array (CTA), ένα γιγάντιο τηλεσκοπικό συγκρότημα που θα ξεκινήσει τη λειτουργία του τα επόμενα χρόνια και θα επιτρέψει μετρήσεις ενέργειας ακτίνων γάμμα με πρωτοφανή ακρίβεια.
Πώς οι επιστήμονες αναζητούν το αόρατο
Η αναζήτηση της σκοτεινής ύλης προχωρά σε πολλαπλά μέτωπα. Σε υπόγεια εργαστήρια με υπερευαίσθητους ανιχνευτές, οι ερευνητές προσπαθούν να καταγράψουν σπάνιες αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων και συνηθισμένης ύλης. Σε επιταχυντές, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, οι φυσικοί ελπίζουν να δημιουργήσουν τεχνητά σωματίδια σκοτεινής ύλης. Παράλληλα, οι αστρονόμοι αναζητούν τα ίχνη της στο διάστημα μέσω της επίδρασής της στην κίνηση των αστεριών, στον βαρυτικό φακό και, πλέον, πιθανώς μέσω της ακτινοβολίας γάμμα.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών