Τι είναι η σκοτεινή ύλη;
Η σκοτεινή ύλη είναι ένας τύπος ύλης που αποτελείται από μικρά σωματίδια που δεν αλληλεπιδρούν με τη συνηθισμένη ύλη και δεν εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούν να παράγουν, να αντανακλούν ή να απορροφούν φως. Για το λόγο αυτό, η σκοτεινή ύλη είναι διαφανής και δεν μπορεί να φανεί με γυμνό μάτι.
Να θυμάστε ότι όταν μιλάμε για ύλη αναφερόμαστε σε οποιοδήποτε σώμα ή υλικό που καταλαμβάνει μια θέση στο χώρο και έχει μάζα και όγκο. Η σκοτεινή ύλη πληροί αυτά τα χαρακτηριστικά, παρόλο που δεν είναι δυνατόν να τη δούμε.
Έτσι, εάν η σκοτεινή ύλη είναι διαφανής, πώς ξέρουμε ότι υπάρχει; Η ύπαρξή του είναι γνωστή λόγω των επιπτώσεων που προκαλεί στο σύμπαν, όπως η μετατόπιση των αστεριών ή η παραμόρφωση του φωτός που εκπέμπουν. Πιστεύεται ότι τόσο τα φαινόμενα όσο και άλλα μπορεί να επηρεαστούν από τη σκοτεινή ύλη.
Η μελέτη της σκοτεινής ύλης είναι ύψιστης σημασίας, καθώς θα μας επιτρέψει να κατανοήσουμε τη λειτουργία των αστρικών δομών. Θα βοηθούσε επίσης στην αποκρυπτογράφηση του τι συνέβη κατά την αρχική στιγμή κατά την οποία σχηματίστηκε το σύμπαν, γνωστότερο ως το Big Bang.
Σύνθεση της σκοτεινής ύλης
Αν και η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης είναι γεγονός που αποδεικνύεται από την επιστήμη, δεν είναι ξεκάθαρο από τι αποτελείται. Αυτό που είναι γνωστό είναι ότι η σκοτεινή ύλη δεν αποτελείται από πρωτόνια ή νετρόνια (βαρυονική ύλη). Στη συνέχεια, προκύπτει η ύπαρξη δύο θεμελιωδών συστατικών:
Μη βαρυονική ύλη (WIMP's)
Η μη βαρυονική ύλη θα αποτελούταν από τα λεγόμενα Weak Interaction Massive Particles, γνωστά ως WIMP's (από τα Αγγλικά, αδύναμα αλληλεπιδρώντας τεράστια σωματίδια). Είναι σωματίδια μικρότερα από ένα άτομο και έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν με την ορατή ύλη μέσω της δύναμης της βαρύτητας.
Η ύπαρξή τους είναι υποθετική και πιστεύεται ότι αν υπήρχαν θα ήταν πολύ κρύα, θα είχαν μεγάλη μάζα και θα κινούνταν πολύ αργά.
ΜΑΧΟ
Τα ογκώδη αντικείμενα του γαλαξιακού φωτοστέφανου ή του MACHO (από τα αγγλικά Μαζικό αστροφυσικό συμπαγές αντικείμενο φωτοστέφανο) αποτελούνται από πλανητικούς περιπλανώμενους, αποτυχημένα αστέρια και μαύρες τρύπες, που είναι περιοχές του διαστήματος με μεγάλη βαρυτική έλξη.
Αν και είναι πιθανό ότι αποτελούν μέρος της σκοτεινής ύλης, το ποσοστό τους θα ήταν πολύ χαμηλό σε σχέση με τα WIMP's.
Δείτε επίσης θέμα
Πώς ανακαλύφθηκε η σκοτεινή ύλη;
Η σκοτεινή ύλη ήταν, κατ 'αρχήν, απλώς μια θεωρία. Το 1933, ο Ελβετός αστρονόμος και φυσικός Fritz Zwicky έθεσε την πιθανότητα ότι υπήρχε ένας τύπος μη ανιχνεύσιμου υλικού που θα μπορούσε να επηρεάσει τις κινήσεις που συμβαίνουν σε ένα σμήνος γαλαξιών που ονομάζεται Κόμα.
Το σύμπλεγμα είναι ένα σύνολο αστεριών που προσελκύουν το ένα το άλλο λόγω της βαρυτικής τους δύναμης. Και ο Zwicky ανακάλυψε, μέσω της εφαρμογής της επιστημονικής μεθόδου, ότι η συνολική μάζα του μελετημένου συμπλέγματος ήταν περίπου 400 φορές μεγαλύτερη από ό, τι υπολογίστηκε. Για το λόγο αυτό, συμπέρανε ότι υπήρχε ένας τύπος μη ορατής ύλης που προσέθετε επιπλέον μάζα σε ολόκληρη την ομάδα των αστεριών.
Τη δεκαετία του 1970 ο αστρονόμος Βέρα Ρούμπιν ανακάλυψε ότι τα αστέρια στον γαλαξία της Ανδρομέδας κινούνται με την ίδια ταχύτητα ανεξάρτητα από τη θέση τους. Αυτή η ομοιομορφία στην ταχύτητα υποδηλώνει ότι υπήρχε κάτι άλλο μη ορατό χαρακτήρα που προσθέτει μάζα σε αυτά τα αστέρια.
Η συνεισφορά του Ρούμπιν ήταν απαραίτητη για να τεθούν τα θεμέλια για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, η οποία αποδείχθηκε ξανά και ξανά με διάφορες παρατηρήσεις. Ένα από τα πιο σημαντικά ήταν η ανακάλυψη του 2005 του γαλαξία VIRGOHI21, που αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από σκοτεινή ύλη.
Το 2021, αποκτήθηκε ο πιο λεπτομερής χάρτης για τη διανομή της σκοτεινής ύλης, που δημιουργήθηκε από το τηλεσκόπιο Víctor M. Blanco, που βρίσκεται στη Χιλή. Ο χάρτης δείχνει ότι η σκοτεινή ύλη είναι πολύ πιο διαδεδομένη στο σύμπαν από ό, τι πιστεύεται αρχικά, η οποία ανοίγει νέες προσεγγίσεις στον τομέα της αστρονομίας και της φυσικής.
Πώς παρατηρείται η σκοτεινή ύλη;
Δεδομένου ότι η σκοτεινή ύλη είναι πραγματικά διαφανής, δεν υπάρχει μέθοδος άμεσης παρατήρησης που να μπορεί εύκολα να αποδείξει την ύπαρξή της. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλες μέθοδοι. Τα πιο χρησιμοποιημένα είναι:
Βαρυτικοί φακοί
Ο βαρυτικός φακός είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν το φως από ένα πολύ μακρινό αστρικό σώμα παραμορφώνεται παρουσία ενός άλλου τεράστιου σώματος, όπως ένας γαλαξίας, ένας πλανήτης, ο Ήλιος κ.λπ.
Η μέτρηση αυτής της παραμόρφωσης, η οποία έχει σχήμα καμπύλης, χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της μάζας του αντικειμένου που το προκάλεσε. Η αντιστοιχία μεταξύ μάζας και φωτεινότητας μπορεί να υποδηλώνει την παρουσία σκοτεινής ύλης καθώς όσο υψηλότερη είναι η φωτεινότητα, τόσο περισσότερο σκοτεινή ύλη περιέχει το σώμα που μελετήθηκε.
Τηλεσκόπια ακτίνων γάμμα
Στο κέντρο του Γαλαξία μας, ο γαλαξίας μας, υπάρχει ένα πολύ έντονο φωτοστέφανο φωτός που αποτελείται από ακτίνες γάμμα που ονομάζονται το υπερβολικό GeV του Γαλαξιακού Κέντρου. Και αυτό το φωτοστέφανο πιστεύεται ότι δημιουργείται από σκοτεινή ύλη που εκμηδενίζεται.
Αν και η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να εκπέμψει ή να αντανακλά το φως, υπάρχει μια υπόθεση ότι η σύγκρουση δύο σωματιδίων σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να προκαλέσει την εκπομπή ακτίνων γάμμα σε πολύ ασθενή κλίμακα. Αυτό το αποτέλεσμα ονομάζεται "αφανισμός σκοτεινής ύλης".
Τα τηλεσκόπια ακτίνων γάμμα χαρτογραφούν το σύμπαν αναζητώντας την πηγή που προέρχεται από αυτόν τον τύπο φωτεινότητας και υπάρχει υποψία ότι κατά την εύρεση ακτίνων γάμμα βρίσκει επίσης σκοτεινή ύλη. Το πιο διάσημο είναι το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi Gamma Ray.
Σκοτεινή ενέργεια
Αν και μπορούν να συγχέονται ως συνώνυμα, η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια είναι δύο διαφορετικές έννοιες.
Η σκοτεινή ενέργεια είναι μια μορφή ενέργειας που υπάρχει στο διάστημα που ασκεί τόσο απωστική πίεση που εξουδετερώνει την επίδραση της βαρύτητας και συμβάλλει στην επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος.
Η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί σχεδόν το 70% της μάζας στο διάστημα, αλλά όπως και η σκοτεινή ύλη, πολλά είναι ακόμη άγνωστα για τη λειτουργία και τη σύνθεσή της.
Τόσο η σκοτεινή ενέργεια όσο και η σκοτεινή ύλη συνυπάρχουν στο σύμπαν, αλλά είναι δύο ανεξάρτητα φαινόμενα.
Δείτε επίσης:
- Σύμπαν
- Γαλαξίας
- Γαλαξίας
