https://bodybydarwin.com
Slider Image

Γιατί ένας γαλαξίας χωρίς σκοτεινή ύλη μπορεί να κάνει δύσκολο να αποδείξει ότι δεν υπάρχει σκοτεινή ύλη

2020

Πίσω το 2000, ένας γαλαξίας εμφανίστηκε σαν μάγουλο σε μια φωτογραφική πλάκα. Ήταν τεράστιο, το μέγεθος του Γαλαξία, αλλά επίσης απίστευτα λιποθυμία και δύσκολο να παρατηρηθεί. Κάποιος του έδωσε έναν αριθμό καταλόγου και το έβαλε μακριά σε σκοτεινό.

Ήταν μέλος μιας σχετικά νέας τάξης που ονομάζεται υπερ-διάχυτος γαλαξίας. Είναι περίπου το ίδιο μέγεθος με το δικό μας, αλλά με εκατοντάδες έως χιλιάδες φορές λιγότερα αστέρια, αφήνοντάς τα εύκολα να ξεπεράσουν τα φωτεινότερα αντικείμενα στον ουρανό. Χρόνια αργότερα, οι αστρονόμοι έριξαν μια πιο προσεκτική ματιά χρησιμοποιώντας τη συστοιχία Dragonfly, ένα τηλεσκόπιο που αποτελείται από 48 τηλεφακούς - ιδανικό για την προβολή τεράστιων, αμυδρών αντικειμένων όπως αυτό.

Ο αστρονόμος Pieter van Dokkum και οι συνάδελφοί του ήθελαν να μάθουν περισσότερα για το πώς δούλεψαν αυτές οι αραιοκατοικημένες δομές, αλλά οι λεπτομερείς παρατηρήσεις του (πρόσφατα δημοσιευμένου στη Φύση ) ήταν περίεργες. Ο γαλαξίας φαίνεται να μην έχει σκοτεινή ύλη - ένα νέο, αινιγματικό στοιχείο για τους αστροφυσικούς που πρέπει να αναλογιστούν.

Δεν έχουμε ιδέα ποια είναι η σκοτεινή ύλη και ότι το «σκοτεινό» ίσως δεν είναι ο καλύτερος τρόπος να την περιγράψουμε. Οι ερευνητές πρότειναν επίσης εναλλακτικές λύσεις όπως η ξεκάθαρη ύλη, η διαφανής ύλη ή οι παραλλαγές της «άγνωστης ύλης». Είναι ουσιαστικά ένα σύμβολο κράτησης θέσης για κάτι που δεν βρήκαμε ακόμα. Γνωρίζουμε όμως ότι υπάρχει κάτι. Πιθανώς.

"Δεν έχουμε ανιχνεύσει ακόμα το σωματίδιο της σκοτεινής ύλης ακόμα, αν είναι σωματίδιο. Είδαμε μόνο τη σκοτεινή ύλη μέσω των επιπτώσεών της σε άλλα πράγματα ", λέει ο van Dokkum.

Αυτά τα πράγματα περιλαμβάνουν τις κινήσεις των αστεριών και των γαλαξιών μέσω του σύμπαντος και την κάμψη του φωτός γύρω από τα αντικείμενα με τη μάζα.

"Το μοντέλο της σκοτεινής ύλης ήταν απίστευτα επιτυχημένο στην εξήγηση ενός ευρέος φάσματος φαινομένων, όπως η άνοδος των γαλαξιών και η κατανομή των γαλαξιών στο διάστημα. Αλλά δεν έχουμε καταλήξει στην πραγματικότητα τι είναι ", λέει ο van Dokkum.

Ξέρουμε ότι δεν είναι όπως το άλλο θέμα που βλέπουμε στο σύμπαν, αλλά αυτό είναι λίγο πολύ μόνο που έχουμε. Αν υπάρχει, βοηθάει να εξηγήσει πολλά - και συνθέτει τη συντριπτική πλειοψηφία της συνολικής μάζας του σύμπαντος.

"Αν μπορούσαμε να δούμε το σύμπαν με μάτια σκοτεινής ύλης, τα αστέρια και οι πλανήτες που βλέπουμε σε αυτές τις εικόνες θα ήταν λίγο λίγο αφρό στην κορυφή αυτής της θάλασσας της σκοτεινής ύλης. Η σκοτεινή ύλη είναι πραγματικά ο σκελετός στον οποίο είναι χτισμένα τα πάντα. Στο πλαίσιο αυτό, η εξεύρεση ενός γαλαξία χωρίς σκοτεινή ύλη δεν λειτουργεί ", λέει ο van Dokkum.

Αυτό μας φέρνει πίσω στο νεοεμφανιζόμενο περίεργο.

Αφού ταυτοποίησε τον γαλαξία με το Dragonfly, ο van Dokkum και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν να το συγκρίνουν με άλλους χάρτες του ουρανού. Παρατήρησαν περίπου 10 φωτεινά σημεία φωτός μέσα στον γαλαξία. λαμπρές εκρήξεις άστρων γνωστών ως σφαιροειδείς συστάδες.

"Αυτό μας έκανε πολύ ενθουσιασμένους, επειδή αυτός ο συνδυασμός διάχυτου φωτός και αυτών των σφαιρικών ομάδων είναι πραγματικά αξιοσημείωτο. Αυτό σήμαινε ότι μπορούμε να μελετήσουμε τις κινήσεις αυτών των σφαιρικών ομάδων για να ανακαλύψουμε τη μάζα αυτού του γαλαξία ", λέει ο van Dokkum.

Βασικά, όσο περισσότερη μάζα υπάρχει, τόσο πιο γρήγορα κινούνται τα πράγματα. "Αν ο ήλιος ήταν τέσσερις φορές πιο μαζικός από ότι είναι, τότε η γη θα έπρεπε να κινείται δύο φορές πιο γρήγορα για να παραμείνει στην τροχιά της, διαφορετικά θα πέσει προς τον ήλιο van Dokkum εξηγεί. Επομένως, μετρώντας την κίνηση του πλανήτη μας γύρω από τον ήλιο - ακόμα κι αν δεν γνωρίζατε πραγματικά ότι υπήρχε ο ήλιος - θα μπορούσατε να καθορίσετε τη μάζα του άστρου.

Κάνει το ίδιο πράγμα με τους γαλαξίες. Μετρώντας την κίνηση των αστεριών ή των συστάδων μέσα στον γαλαξία, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν πόση μάζα έχει. "Αν τα πράγματα κινούνται γρήγορα, πρέπει να υπάρχει πολλή μάζα που κρατά αυτά τα πράγματα μαζί. Αν κινούνται αργά, πρέπει να υπάρχει πολύ λίγη μάζα, αλλιώς θα καταρρεύσει στον εαυτό της ", λέει ο van Dokkum.

Και αυτός ο γαλαξίας κινείται πολύ, πολύ αργά. Έτσι, αργά, στην πραγματικότητα, τα σμήνη σχεδόν φαίνονταν ακίνητα. Για τον van Dokkum, αυτό σημαίνει ότι αυτός ο γαλαξίας δεν μπορεί να περιέχει ένα μάτσο σκοτεινής ύλης.

Αυτό δεν είναι ούτε το πιο αινιγματικό πράγμα για αυτόν τον γαλαξία. Είναι επίσης περίεργο στο πώς συγκρίνεται με άλλους που φαίνονται επιφανειακά παρόμοιοι. Πριν από λίγα χρόνια ο van Dokkum και οι συνεργάτες του αναγνώρισαν ένα γαλαξία που αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από σκοτεινή ύλη. Αυτό είναι ακριβώς το αντίθετο, αλλά και τα δύο γιγάντια γαλαξιακά σκουλήκια μοιάζουν αρκετά παρόμοια.

"Το μάτι είναι εξαπατώντας σε αυτή την περίπτωση. Είναι δύο εντελώς διαφορετικά είδη αντικειμένων που συμβαίνουν να φαίνονται τα ίδια. Αυτό είναι πολύ συναρπαστικό από μόνο του ", λέει ο van Dokkum. Συνήθως, οι αστρονόμοι υποθέτουν ότι εξετάζοντας τη μάζα των αστεριών σε έναν γαλαξία μπορούν να λάβουν μια ακριβή εκτίμηση της σκοτεινής ύλης μέσα. "Αυτό φαίνεται να ισχύει για γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας. Αλλά αν κατεβείτε σε αυτά τα πολύ διάχυτα αντικείμενα, αυτό προφανώς καταρρέει εντελώς. Και αυτό είναι κάτι που δεν γνωρίζαμε και δεν περίμενε ", λέει ο van Dokkum.

Ένας γαλαξίας χωρίς σκοτεινή ύλη προκαλεί, παράδοξα, προβλήματα για τους ερευνητές που αναζητούν εξηγήσεις για τη δομή του σύμπαντος που δεν περιλαμβάνουν σκοτεινή ύλη.

"Οι άνθρωποι προσπαθούν να βρουν [σκοτεινή ύλη], αλλά όσο περισσότερο χρειάζεται για να το βρούμε, τόσο περισσότεροι άνθρωποι σκέφτονται" ίσως κάτι άλλο, ίσως να βρισκόμαστε σε λάθος δρόμο ", λέει ο van Dokkum.

Ορισμένες εναλλακτικές στρατηγικές περιλαμβάνουν την επανεξέταση της βασικής μας κατανόησης της βαρύτητας και την απόρριψη της ιδέας της σκοτεινής ύλης, λέγοντας ότι αντί αυτού όλες οι κινήσεις των αστεριών και των γαλαξιών μπορούν να κατανοηθούν με μια διαφορετική ερμηνεία της φυσικής.

Αλλά ο van Dokkum λέει ότι αυτό το αντικείμενο θέτει ένα πραγματικό πρόβλημα σε αυτές τις θεωρίες. Αν οι τροποποιημένες ιδέες βαρύτητας γίνουν αληθείς και η σκοτεινή ύλη δεν υπάρχει, τότε οι νόμοι της φυσικής που κυβερνούν όλους τους γαλαξίες πρέπει να είναι ίδιοι. οι φυσικές δομές που εξηγούν την επιρροή της σκοτεινής ύλης σε έναν γαλαξία πρέπει να επηρεάζουν και αυτό. Επομένως, κάτω από αυτή την αλλαγή του παραδείγματος, αυτός ο νέος γαλαξίας φαίνεται να αψηφεί τους νόμους της φυσικής. "Αυτό πραγματικά δείχνει ότι είναι κάτι που εξηγεί ο van Dokkum." Είναι κάτι που ένας γαλαξίας έχει ή δεν έχει. Το έχει σχεδόν πάντα, αλλά προφανώς, μερικές φορές δεν το κάνει. Αυτό σημαίνει ότι είναι ένα πράγμα που συνδέεται είτε με ένα αντικείμενο είτε όχι, και έχει τη δική του ύπαρξη ξεχωριστή από τους υπόλοιπους γαλαξίες. "

Αυτά είναι ευπρόσδεκτα νέα για φυσικούς όπως ο Jodi Cooley, οι οποίοι εργάζονται σε πειράματα σχεδιασμένα να ανιχνεύουν σκοτεινή ύλη εδώ στη Γη. Αυτά τα πειράματα δεν κατάφεραν να ανιχνεύσουν άμεσα τη σκοτεινή ύλη, οπότε η απόδειξη ότι βρίσκονται στο σωστό δρόμο, ακόμη και από έναν μακρινό γαλαξία, είναι ιδιαίτερα ενθουσιώδης.

"Αυτό μου λέει γεμάτο ατμό μπροστά", λέει ο Cooley, ο οποίος δεν εμπλέκεται στο χαρτί. "Δυστυχώς, δεν μου λέει ακριβώς πού να κοιτάξω. Αλλά εξακολουθεί να δίνει πίστη στην ιδέα ότι η σκοτεινή ύλη είναι σωματίδιο και αυτό με κάνει πολύ χαρούμενο ».

Οι αστρονόμοι όπως το van Dokkum εξετάζουν άλλους υποψήφιους για να προσπαθήσουν να καταλάβουν πόσα τέτοια αντικείμενα μπορεί να είναι εκεί έξω και πώς θα μπορούσαν να διανεμηθούν γύρω από το σύμπαν.

"Τότε θα κάνουμε κυνήγι για να δούμε αν μπορούμε να βρούμε περισσότερα, και είμαι βέβαιος ότι και άλλοι άνθρωποι, αφού ανακοινωθούν τα αποτελέσματα, " λέει ο van Dokkum. "Λοιπόν, αρχικά θα περάσουν λίγο χρόνο προσπαθώντας να αποδείξουν ότι κάνουμε λάθος", προσθέτει με γέλιο. "Αλλά μετά από αυτό, θα αρχίσουν να ψάχνουν για άλλα αντικείμενα."

Εν τω μεταξύ, επιστήμονες από άλλα πεδία της φυσικής θα συνεχίσουν το κυνήγι τους πάρα πολύ.

"Υπάρχει μια συμπληρωματικότητα που συμβαίνει όταν ψάχνετε για σκοτεινή ύλη", εξηγεί ο Cooley. Ενώ προσπαθεί να ανιχνεύσει τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης εδώ στη Γη, οι επιστήμονες που εργάζονται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων είναι να συντρίψουν τα σωματίδια μαζί για να προσπαθήσουν να δημιουργήσουν κάποια δικά τους και να μελετήσουν τις ιδιότητές τους. Εν τω μεταξύ, οι αστροφυσικοί και οι αστρονόμοι όπως ο van Dokkum συνεχίζουν την εξερεύνησή τους για την εμφανή επίδραση της σκοτεινής ύλης στο ύφασμα του κόσμου.

"Αν θέλουμε να καταλάβουμε τι είναι η σκοτεινή ύλη και τι συμβαίνει πραγματικά με αυτή τη συνολική εικόνα, θέλουμε να γνωρίζουμε ότι αυτό που εντοπίζουμε εδώ στη Γη και αυτό που κάνουν στους συγκρουσιαστές είναι το ίδιο πράγμα που βλέπουν έξω στο σύμπαν ", λέει ο Cooley. "Μαζί, ως κοινότητα, ελπίζουμε ότι κάποια μέρα θα καταλάβουμε την πραγματικά μεγάλη εικόνα".

Επανεξετάζοντας αυτό που θέτει τους ανθρώπους ξεχωριστά αρχίζει με το ερώτημα αν είμαστε ειδικοί καθόλου

Επανεξετάζοντας αυτό που θέτει τους ανθρώπους ξεχωριστά αρχίζει με το ερώτημα αν είμαστε ειδικοί καθόλου

Πώς να εγγράψετε καλύτερα ήχο στο τηλέφωνό σας

Πώς να εγγράψετε καλύτερα ήχο στο τηλέφωνό σας

Οι τυφώνες κάνουν περισσότερη ζημιά και είναι δικό μας λάθος

Οι τυφώνες κάνουν περισσότερη ζημιά και είναι δικό μας λάθος