Alfavita Newsroom Τι είναι η σκοτεινή ύλη και γιατί μας αφορά
Περίπου πριν από εκατό χρόνια, οι αστρονόμοι άρχισαν να παρατηρούν ότι οι γαλαξίες κινούνται σαν να τους κρατά μια αόρατη μάζα. Η βαρύτητα που προέκυπτε από τα ορατά άστρα και τα αέρια δεν ήταν αρκετή για να εξηγήσει τις ταχύτητές τους. Έτσι γεννήθηκε η ιδέα της σκοτεινής ύλης: μιας ουσίας που δεν εκπέμπει, δεν αντανακλά και δεν απορροφά φως, αλλά ασκεί βαρυτική έλξη.
Σύμφωνα με τις σημερινές εκτιμήσεις, η σκοτεινή ύλη θεωρείται ότι αντιστοιχεί περίπου στο 27% του συνόλου της μάζας και ενέργειας του σύμπαντος. Ωστόσο, παρά τις αμέτρητες προσπάθειες, η φύση της παραμένει άγνωστη και η ύπαρξή της δεν έχει επιβεβαιωθεί άμεσα.
Από τη δεκαετία του 1930, όταν ο Ελβετός αστρονόμος Φριτς Τσβίκι παρατήρησε γαλαξίες να περιστρέφονται γρηγορότερα απ’ ό,τι δικαιολογεί η ορατή μάζα τους, μέχρι σήμερα, μεγάλες εγκαταστάσεις όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, υπόγειοι ανιχνευτές και διαστημικά τηλεσκόπια προσπαθούν να εντοπίσουν τα σωματίδια που ίσως την αποτελούν, χωρίς, όμως, μέχρι στιγμής ξεκάθαρο αποτέλεσμα.
Η νέα μελέτη: ένα σήμα που θυμίζει υπογραφή σκοτεινής ύλης
Στο πρόσφατο άρθρο του, που δημοσιεύθηκε στο Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, ο Τομονόρι Τοτάνι παρουσιάζει ανάλυση δεδομένων από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Ακτίνων Γάμμα Fermi της NASA. Το όργανο αυτό καταγράφει τα πιο ενεργητικά φωτόνια του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, τις ακτίνες γάμμα.
Ο Τοτάνι εντόπισε ένα συγκεκριμένο μοτίβο ακτινοβολίας γάμμα, το οποίο, όπως υποστηρίζει, ταιριάζει πολύ καλά με το θεωρητικό σχήμα του "άλω" σκοτεινής ύλης γύρω από τον Γαλαξία μας: μια σφαιρική δομή αόρατης ύλης που εκτείνεται από το κέντρο του Γαλαξία προς τα έξω.
Όπως δήλωσε ο ίδιος, το σήμα "ταιριάζει στενά με τις ιδιότητες της ακτινοβολίας γάμμα που προβλέπεται ότι εκπέμπεται από τη σκοτεινή ύλη". Αν αυτή η ερμηνεία είναι σωστή, τότε η σκοτεινή ύλη πιθανότατα αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια περίπου 500 φορές βαρύτερα από ένα πρωτόνιο.
WIMPs: τα υποψήφια σωματίδια της σκοτεινής ύλης
Μία από τις δημοφιλέστερες θεωρίες για τη σύσταση της σκοτεινής ύλης είναι ότι αποτελείται από WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles, ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια). Αυτά τα υποθετικά σωματίδια είναι πιο βαριά από τα πρωτόνια, αλλά αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την κανονική ύλη, γεγονός που τα καθιστά εξαιρετικά δύσκολα στην ανίχνευση.
Σύμφωνα με το σενάριο των WIMPs, όταν δύο τέτοια σωματίδια συναντηθούν, μπορούν να αλληλοεξουδετερωθούν, μετατρέποντας τη μάζα τους σε άλλα σωματίδια και σε μια ριπή ακτίνων γάμμα. Ένα τέτοιο σήμα ακριβώς αναζητούν πολλοί ερευνητές στα δεδομένα αποστολών όπως το Fermi.
Γιατί οι επιστήμονες είναι ενθουσιασμένοι αλλά και επιφυλακτικοί
Αν πράγματι ο Τοτάνι έχει δει τη σκοτεινή ύλη σε δράση, τότε βρισκόμαστε μπροστά σε ένα ορόσημο για την κοσμολογία και τη φυσική σωματιδίων. Όμως η ίδια η κοινότητα τονίζει ότι απαιτείται μεγάλη προσοχή.
Πρώτα από όλα, υπάρχουν κι άλλες πιθανές πηγές ακτίνων γάμμα, όπως αστέρες νετρονίων, μαύρες τρύπες ή άλλες υψηλής ενέργειας διεργασίες στο κέντρο του Γαλαξία. Για να αποκλειστούν τέτοιες πιο γήινες εξηγήσεις, ο Τοτάνι θεωρεί κρίσιμο να εντοπιστούν αντίστοιχα σήματα και σε άλλες περιοχές του διαστήματος, όπως στους νάνους γαλαξίες, όπου η σκοτεινή ύλη θεωρείται άφθονη, αλλά οι συμβατικές πηγές ακτινοβολίας είναι λιγότερες.
Ο καθηγητής Τζάστιν Ριντ, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Σάρρεϋ, υπενθυμίζει ότι μέχρι σήμερα δεν έχουν εντοπιστεί ισχυρά σήματα ακτίνων γάμμα από τέτοιους νάνους γαλαξίες, κάτι που τον κάνει επιφυλακτικό απέναντι στην ιδέα ότι τα δεδομένα του Τοτάνι προέρχονται από αλληλοεξουδετέρωση σωματιδίων σκοτεινής ύλης.
Ανάλογη στάση κρατά και ο θεωρητικός αστροφυσικός Κίνγουα Γου από το UCL, ο οποίος σημειώνει ότι, παρότι η δουλειά του Τοτάνι είναι σοβαρή και προσεγμένη, "χρειαζόμαστε εξαιρετικά ισχυρές αποδείξεις για να στηρίξουμε έναν τόσο εξαιρετικό ισχυρισμό". Προς το παρόν, όπως λέει, η μελέτη λειτουργεί περισσότερο ως κίνητρο για να συνεχιστεί η αναζήτηση, παρά ως τελική απάντηση στο μυστήριο.
Τι θα σήμαινε μια επιβεβαίωση
Αν στο μέλλον επιβεβαιωθεί ότι το σήμα που περιγράφει ο Τοτάνι προέρχεται πράγματι από σκοτεινή ύλη, τότε θα έχουμε για πρώτη φορά μια άμεση ένδειξη για τα σωματίδια που τη συνθέτουν. Αυτό θα άνοιγε έναν νέο δρόμο τόσο για τη θεμελιώδη φυσική όσο και για την κατανόηση της εξέλιξης του σύμπαντος: από τον σχηματισμό των πρώτων δομών μετά τη Μεγάλη Έκρηξη μέχρι το πώς διαμορφώθηκαν οι γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα.
Μέχρι τότε, η σκοτεινή ύλη παραμένει πιστή στο όνομά της: αόρατη, απροσδιόριστη, αλλά αναπόφευκτη σε κάθε σοβαρή προσπάθεια κατανόησης του σύμπαντος. Η μελέτη του Τοτάνι δεν λύνει το μυστήριο, αλλά ίσως δείχνει ένα από τα πιο ενδιαφέροντα μονοπάτια προς την κατεύθυνση της λύσης του.
Όλες οι σημαντικές και έκτακτες ειδήσεις σήμερα
Έκτακτο επίδομα έως 1.700 ευρώ σε εργαζόμενους του ιδιωτικού τομέα
Η πιο εύκολη Πιστοποίηση Αγγλικών στην Ελλάδα σε 2 ημέρες στα χέρια σου - Δίνεις από το σπίτι σου
Παν.Πατρών: Tο 1ο στην Ελλάδα Πανεπιστημιακό Πιστοποιητικό ΤΕΧΝΗΤΗΣ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗΣ για εκπαιδευτικούς
Πανεπιστήμιο Αιγαίου: Το κορυφαίο πρόγραμμα ειδικής αγωγής στην Ελλάδα - Αιτήσεις έως 6/12
Μοριοδοτούμενο σεμινάριο Ειδικής Αγωγής Πανεπιστημίου Πατρών με μόνο 60 ευρώ
