Παρουσιάστηκε ο μεγαλύτερος «χάρτης» της ύλης και ενέργειας του σύμπαντος

Ένα νέο και πιο ακριβή από κάθε προηγούμενο χάρτη της ύλης του σύμπαντος δημιούργησαν οι επιστήμονες.

Ο νέος χάρτης επιβεβαιώνει την ορθότητα των έως τώρα βασικών θεωριών της κοσμολογίας για την εξέλιξη του σύμπαντος, δηλαδή του μοντέλου ΛCDM ή Lambda-CDM, όπου Λάμδα είναι η κοσμολογική σταθερά με την οποία επεκτείνεται συνεχώς το σύμπαν και CDM-Cold Dark Matter είναι η κρύα σκοτεινή ύλη.

Ο χάρτης (Dark Energy Survey), που παρουσιάσθηκε από τη μεγάλη διεθνή ερευνητική κοινοπραξία Dark Energy Consortium (DES) σε συνέδριο της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας στο Εργαστήριο Fermilab, σύμφωνα με το BBC και το "Nature", βασίσθηκε στη μελέτη άνω των 26 εκατομμυρίων γαλαξιών του ουρανού του νοτίου ημισφαιρίου της Γης, περισσότερων από κάθε άλλη φορά στο παρελθόν. Μεταξύ άλλων, δείχνει πώς η κατανομή των γαλαξιών στο σύμπαν έχει αλλάξει κατά τα τελευταία επτά περίπου δισεκατομμύρια χρόνια (σχεδόν η μισή ηλικία του σύμπαντος).

Η κατανομή της ύλης προκύπτει από τον τρόπο που η μάζα καμπυλώνει το φως, σύμφωνα με τη γενική θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Η ύλη δεν κατανέμεται ομοιόμορφα στο σύμπαν, αλλά υπό την επίδραση της βαρύτητας συγκεντρώνεται σε ορισμένες περιοχές, ενώ άλλες τεράστιες περιοχές του σύμπαντος μένουν κενές. Οι γαλαξίες, τα σμήνη γαλαξιών, τα μοριακά νέφη και άλλες κοσμικές δομές αποτελούν τις μεγαλύτερες συσσωματώσεις ύλης (ορατής και αόρατης) στο σύμπαν.

Ο νέος χάρτης κατανομής της συμπαντικής ύλης σε γενικές γραμμές συμφωνεί με τις παρατηρήσεις του ευρωπαϊκού δορυφόρου «Πλανκ» για την κατανομή της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου (του «αποτυπώματος» της αρχικής Μεγάλης Έκρηξης). Ο χάρτης θα βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν καλύτερα τη φύση της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης και της ακόμα πιο μυστηριώδους σκοτεινής ενέργειας, που συναπαρτίζουν το σύμπαν μαζί με την ορατή ύλη.

Η κίνηση των άστρων και των γαλαξιών «προδίδει» ότι στο σύμπαν υπάρχει μια κρύα αόρατη ύλη πολύ περισσότερη από την ορατή, αλλά κανείς μέχρι στιγμής δεν έχει ιδέα από τι αποτελείται αυτή η σκοτεινή ύλη. Από την άλλη, η ολοένα επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος αποδίδεται στη λεγόμενη σκοτεινή ενέργεια, για την οποία οι επιστήμονες έχουν επίσης...μαύρα μεσάνυχτα.

Από κοινού, η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια εκτιμάται ότι αποτελούν το 96% περίπου του σύμπαντος, με την ορατή ύλη - δηλαδή το ορατό σύμπαν- να είναι μόνο το 4%. 

Η κοινοπραξία DES που έφτιαξε το νέο συμπαντικό χάρτη, ξεκίνησε να εργάζεται το 2004 και αποτελείται από 400 περίπου επιστήμονες από επτά χώρες. Για την μελέτη του σύμπαντος, χρησιμοποιεί το διαμέτρου τεσσάρων μέτρων τηλεσκόπιο «Βίκτορ Μπλάνκο» στη Χιλή, στο οποίο έχει τοποθετηθεί μία από τις πιο ευαίσθητες κάμερες που έχουν ποτέ κατασκευασθεί, η DECam με ανάλυση 570 μεγαπίξελ, η οποία είναι ικανή να συλλαμβάνει αμυδρό φως από γαλαξίες σε απόσταση έως οκτώ δισεκατομμυρίων ετών φωτός.

Οι επιστήμονες υπολόγισαν τον τρόπο που κατανέμεται η σκοτεινή ύλη στο χώρο, αλλά και τον τρόπο που αυτή η κατανομή μεταβάλλεται με το χρόνο, πράγμα που τους επιτρέπει να βγάλουν συμπεράσματα και για την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας.

Ανάλογα με τον τρόπο που οι γαλαξίες είναι διασκορπισμένοι στο σύμπαν και την πυκνότητά τους, οι ερευνητές είναι σε θέση να κάνουν εκτιμήσεις για τη σκοτεινή ύλη και ενέργεια. Ο νέος χάρτης επιβεβαιώνει προηγούμενες εκτιμήσεις ότι το σύμπαν έχει χονδρικά 4% ορατή ύλη, 26% σκοτεινή ύλη και 70% σκοτεινή ενέργεια.

Ο πρώτος χάρτης DES είχε παρουσιασθεί το 2015 και ο νέος χάρτης είναι τριπλάσιος από εκείνον. Ο τελικός χάρτης, που θα περιλαμβάνει περίπου το ένα δέκατο του ουρανού, θα είναι πολύ καλύτερος, καθώς θα λαμβάνει υπόψη του περίπου 300 εκατομμύρια γαλαξίες. Αναμένεται να παρουσιασθεί εντός του 2020.

Ένα θέμα που απασχολεί ορισμένους επιστήμονες είναι ότι οι δύο διαφορετικοί τρόποι «χαρτογράφησης» της εξέλιξης του σύμπαντος και ελέγχου της αξιοπιστίας του κυρίαρχου κοσμολογικού μοντέλου- δηλαδή οι μετρήσεις της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου από τον «Πλανκ» και ο γαλαξιακός χάρτης DES- εμφανίζουν όχι αμελητέες αποκλίσεις.

Ο «Πλανκ» υπολογίζει σε 29% τη σκοτεινή ύλη του σύμπαντος (έναντι 26% του νέου χάρτη DES). Επίσης η κατά τόπους συγκέντρωση της συμπαντικής ύλης φαίνεται να είναι 7% μικρότερη με βάση τον χάρτη DES σε σχέση με τον «Πλανκ». Αν αυτό όντως ισχύει, τότε η μάζα του σύμπαντος τείνει να συσσωματωθεί διαχρονικά με αργότερο ρυθμό από ό,τι προβλέπει το κοσμολογικό μοντέλο που βασίζεται στις μετρήσεις του δορυφόρου «Πλανκ».

Επιπλέον -και ίσως ακόμη σημαντικότερο- οι γαλαξιακές παρατηρήσεις οδηγούν στον υπολογισμό μιας μεγαλύτερης κοσμολογικής σταθεράς (δηλαδή μιας ταχύτερης επέκτασης του σύμπαντος λόγω της σκοτεινής ενέργειας), από ό,τι προβλέπουν οι παρατηρήσεις του «Πλανκ». Ίσως όμως αυτές οι αποκλίσεις να μειωθούν ή και να εξαφανισθούν, όταν ο χάρτης DES συμπεριλάβει πολύ περισσότερους γαλαξίες και αποκτήσει την τελική μορφή του.

Πηγή: ΑΜΠΕ