Όταν μελετάς το αχανές Σύμπαν, η τύχη παίζει πολύ σημαντικό ρόλο. Τώρα, μια εντελώς τυχαία διαμόρφωση αντικειμένων στο βαθύ διάστημα, μόλις αποκάλυψε την κρυψώνα μιας τεράστιας σφαίρας σκοτεινής ύλης.
Πρόκειται για μια διαμόρφωση γνωστή και ως Σταυρός του Αϊνστάιν, καθώς αποτελούνται από τέσσερα διακριτά σημεία φωτός που σχηματίζουν έναν νοητό σταυρό. Στη συγκεκριμένη περίπτωση έχουμε το HerS-3, που έχει ένα χαρακτηριστικό που δεν έχουμε ξαναδεί. Στο κέντρο του σταυρού εμφανίζεται μια πέμπτη φωτεινή πηγή.
«Αυτό δεν υποτίθεται ότι θα συμβεί», λέει ο θεωρητικός αστροφυσικός Charles Keeton του Πανεπιστημίου Rutgers-New Brunswick στις ΗΠΑ. «Δεν μπορείς να πάρεις μια πέμπτη εικόνα στο κέντρο, εκτός αν συμβαίνει κάτι ασυνήθιστο με τη μάζα που κάμπτει το φως».
Για να εξηγήσουμε τι συμβαίνει, τα τέσσερα σημεία φωτός σε έναν Σταυρό του Αϊνστάιν, δημιουργούν στην ουσία έναν βαρυτικό φακό, λόγω της παραμόρφωσης που προκαλούν στον χωροχρόνο. Όταν το φως από έναν πολύ μακρινό γαλαξία περνάει μέσα από τον παραμορφωμένο χωροχρόνο ενός Σταυρού του Αϊνστάιν, διαχωρίζεται σε τέσσερις εικόνες.
Επειδή το φως είναι καμπυλωμένο γύρω από την κεντρική μάζα, δεν βλέπετε μια πέμπτη εικόνα του αντικειμένου φόντου στο κέντρο του σταυρού. Αν υπάρχει φως στο κέντρο, συνήθως είναι κάτι στο προσκήνιο.
Ο HerS-3 είναι ένας γαλαξίας γεμάτο σκόνη και πέτρες, που δημιουργεί νέα άστρα κοντά στην άκρη του ορατού Σύμπαντος, εκπέμποντας φως που πρέπει να ταξιδέψει για 11.7 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη.
Όταν το φως έφτασε σε εμάς, από την πρώτη κιόλας ματιά φαινόταν ασυνήθιστο. Έτσι, όταν μια ομάδα με επικεφαλής τον αστρονόμο Pierre Cox του Γαλλικού Εθνικού Κέντρου Επιστημονικής Έρευνας (CNRS), μελέτησε παραπάνω, διαπίστωσε πως όντως υπήρχε κάτι περίεργο. Το φως από την κεντρική κουκίδα προερχόταν από την ίδια απόσταση που είχαν και οι τέσσερις κουκίδες γύρω της.
«Σκεφτήκαμε, ‘Τι στο καλό;’», λέει o Cox. «Έμοιαζε με σταυρό και υπήρχε αυτή η εικόνα στο κέντρο. Ήξερα ότι δεν το είχα ξαναδεί ποτέ αυτό».
Για να βρουν τι προκαλούσε την πέμπτη φωτεινή εικόνα, οι αστροφυσικοί εξέτασαν μια μεγάλη γκάμα από πιθανές εξηγήσεις. Αρχικά, πίστευαν πως μπορεί να οφείλεται σε κάποιο σφάλμα, όμως υπήρχε αρκετά μεγάλη συνέπεια στα δεδομένα. Η μοντελοποίηση που έτρεξαν στη συνέχεια, απέκλεισε οποιοδήποτε από τους γαλαξίες που βρίσκονταν πίσω από το βαρυτικό φακό.
Τελικά, μπόρεσαν μόνο να συμπεράνουν ότι ο μηχανισμός πίσω από την παραμορφωμένη περιοχή του χωροχρόνου έπρεπε να είναι κάτι που δεν μπορούμε στην πραγματικότητα να δούμε, τη σκοτεινή ύλη.
«Δοκιμάσαμε κάθε λογική διαμόρφωση χρησιμοποιώντας μόνο τους ορατούς γαλαξίες, και κανένας από αυτούς δεν λειτούργησε», λέει ο Keeton. «Ο μόνος τρόπος για να ταιριάξουμε τα μαθηματικά και τη φυσική ήταν να προσθέσουμε ένα φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης. Αυτή είναι η δύναμη της μοντελοποίησης. Βοηθά στην αποκάλυψη αυτού που δεν μπορείτε να δείτε».
Τα μαγνητάκια στα ψυγεία πιο ισχυρά από τα πεδία του Σύμπαντος!
Η σκοτεινή ύλη είναι ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης επιστήμης και του Σύμπαντος γενικότερα. Πρόκειται για μια μυστηριώδη μορφή ύλης, που ενώ αλληλεπιδρά με το υπόλοιπο Σύμπαν μέσω της βαρύτητας, δε έχουμε καταφέρει να την δούμε ακόμα. Γνωρίζουμε ότι υπάρχει επειδή υπάρχει πολύ περισσότερη βαρύτητα στο Σύμπαν από ό,τι μπορεί να εξηγήσει η κανονική ύλη. Ο Σταυρός του Αϊνστάιν του HerS-3 είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα.
Σύμφωνα με την μοντελοποίηση που έτρεξαν οι επιστήμονες, παρατηρούμε μια ομάδα γαλαξιών σε απόσταση περίπου 8 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, που συνδυάζεται με μια τεράστια σφαίρα σκοτεινής ύλης, ώστε να δημιουργήσουν την απαιτούμενη διάταση του Σταυρού του Αϊνστάιν. Όμως αυτή η τυχαία ευθυγράμμιση εκτός από έναν τρομερά καλό βαρυτικό φακό, που μπορεί να μεγεθύνει τον HerS-3, λειτουργεί πλέον και σαν ένα νέο, φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη της σκοτεινής ύλης, αφού πλέον ξέρουμε που υπάρχει μια τεράστια ποσότητά της.
Από τον βαρυτικό φακό που σχημάτισε Σταυρός του Αϊνστάιν, με μια πέμπτη κεντρική εικόνα, μπορούμε να παρατηρήσουμε ένα ενεργό αντικείμενο, που σχηματίζει άστρα στην πρώιμη εποχή του Σύμπαντος. Τόσο πίσω στο παρελθόν, οι γαλαξίες που παρατηρούμε είναι αρκετά αμυδροί για παρατήρηση, όπως ο HerS-3 μέσα από τον βαρυτικό φακό φαίνεται πολύ καθαρότερα.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
