Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA έδωσε μια νέα εικόνα του Σμήνους Bullet, το οποίο είναι μια τιτάνια σύγκρουση μεταξύ δύο σμηνών γαλαξιών. Η εικόνα που δημιουργήθηκε σε συνεργασία με το διαστημικό παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA αποκαλύπτει όχι μόνο τη θέση και τη μάζα της σκοτεινής ύλης που υπάρχει αλλά και δείχνει τον δρόμο για να καταλάβουμε μια μέρα από τι αποτελείται στην πραγματικότητα η σκοτεινή ύλη.
Στη νέα εικόνα βλέπουμε το θερμό αέριο μέσα στο Σμήνος Bullet σε μια ροζ απόχρωση χρώμα που ανιχνεύθηκε από το Chandra. Η υποτιθέμενη θέση της σκοτεινής ύλης αναπαρίσταται με μπλε απόχρωση όπως μετρήθηκε από το James Webb. Το Σμήνος Bullet βρίσκεται 3,9 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη πιστεύεται ότι αποτελείται από τουλάχιστον 40 γαλαξίες και έχει αποτελέσει στόχο για τις μελέτες της σκοτεινής ύλης με αμφιλεγόμενα πάντως μέχρι σήμερα αποτελέσματα.
Το 2006, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra συνεργάστηκαν για να απεικονίσουν το Σμήνος Bullet, δείχνοντας την παρουσία της σκοτεινής ύλης του με βάση το πώς το φως από πιο μακρινούς γαλαξίες εστιαζόταν βαρυτικά από τη μάζα της σκοτεινής ύλης.
Οι συγκρούσεις μεταξύ σμηνών γαλαξιών είναι τα τέλεια εργαστήρια για να δοκιμάσουμε τις ιδέες μας για τη σκοτεινή ύλη, επειδή είναι ο τρόπος της φύσης να συνδυάζει τεράστιες ποσότητες ύλης. Αυτό μας δίνει την ευκαιρία να δοκιμάσουμε πώς τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, αν αλληλεπιδρούν καθόλου, και ο βαθμός οποιασδήποτε αλληλεπίδρασης θα ήταν μια τεράστια ένδειξη για τις ιδιότητες του μυστηριώδους σωματιδίου σκοτεινής ύλης. Ωστόσο οι εικόνες του Hubble και του Chandra δεν έχουν παίξει πάντα τον ρόλο τους. Για παράδειγμα, οι ταχύτητες με τις οποίες συγκρούονται τα υποσμήνη φαίνονται πολύ υψηλές για να τις εξηγήσει το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας.
Τα νέα ευρήματα
Τώρα το James Webb έχει μπει στη μάχη. Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου Yonsei στη Σεούλ της Νότιας Κορέας, και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Ντέιβις, χρησιμοποίησε το ισχυρότερο διαστημικό τηλεσκόπιο που κατασκευάστηκε ποτέ για να αποκτήσει την καλύτερη δυνατή εικόνα του σμήνους Bullet.
Το Hubble και το Chandra είχαν δείξει προηγουμένως ότι, καθώς τα δύο σμήνη γαλαξιών στο Σμήνος Bullet συγκρούονταν, οι γαλαξίες και τα φωτοστέφανα (άλως) σκοτεινής ύλης είχαν περάσει ο ένας μέσα από τον άλλον. Αυτό έχει νόημα για τους γαλαξίες, οι αποστάσεις μεταξύ τους είναι τόσο μεγάλες που η πιθανότητα μετωπικής σύγκρουσης μεταξύ οποιωνδήποτε δύο είναι μικρή.
Υποδηλώνει επίσης ότι ο βαθμός με τον οποίο τα σωματίδια σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, αυτό που ονομάζουμε διατομή σύγκρουσης, είναι μικρός. Διαφορετικά η αλληλεπίδραση θα είχε επιβραδύνει τα νέφη σκοτεινής ύλης και θα την ανιχνεύαμε πιο κοντά στο σημείο όπου το Chandra βλέπει το θερμό αέριο που εκπέμπει ακτίνες Χ εντός του σμήνους. Σε αντίθεση με τη σκοτεινή ύλη αυτά τα τεράστια νέφη αερίου δεν μπορούν να ξεφύγουν το ένα από το άλλο έτσι συγκρούονται το ένα με το άλλο και δεν προχωρούν περαιτέρω.
Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι το θερμό αέριο βρίσκεται κολλημένο στη μέση της σύγκρουσης και οι γαλαξίες και η σκοτεινή ύλη που ανήκουν σε κάθε υποσύμπλεγμα βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές, έχοντας γλιστρήσει ο ένας μέσα από το άλλο. «Οι μετρήσεις μας JWST το υποστηρίζουν αυτό. Η κατανομή των γαλαξιών ακολουθεί πιστά την σκοτεινή ύλη» αναφέρουν οι ερευνητές στο Space.com.
Το JWST κατάφερε να δημιουργήσει έναν καλύτερο χάρτη της κατανομής της ύλης, τόσο της συνηθισμένης όσο και της σκοτεινής στο Σμήνος Bullet ανιχνεύοντας για πρώτη φορά τη συνδυασμένη λάμψη από δισεκατομμύρια αστέρια που έχουν εκτοξευθεί από τους γαλαξίες τους και τώρα κινούνται ελεύθερα στο χώρο μεταξύ των γαλαξιών σε κάθε υποσύστημα. Η ερευνητική ομάδα μπόρεσε στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει το φως από αυτά τα «άστρα εντός του σμήνους» για να εντοπίσει την παρουσία σκοτεινής ύλης και να αποκτήσει έναν πιο ακριβή χάρτη της κατανομής της στο Σμήνος Bullet.
Ωστόσο αυτό μόλις εγείρει περισσότερα μυστήρια. Ο πιο εκλεπτυσμένος χάρτης της σκοτεινής ύλης δείχνει ότι στο μεγαλύτερο υποσύστημα στα αριστερά η σκοτεινή ύλη είναι διατεταγμένη σε ένα επίμηκες, «σφυροκεφαλή» σχήμα που σύμφωνα με τους ερευνητές «δεν μπορεί να εξηγηθεί εύκολα από μία μόνο μετωπική σύγκρουση».
Η άγνωστη σύγκρουση
Αυτή η επιμήκης μάζα σκοτεινής ύλης αναλύεται σε μικρότερες συστάδες με επίκεντρο αυτό που ονομάζουμε τους φωτεινότερους γαλαξίες του σμήνους, γιγάντιους ελλειπτικούς γαλαξίες που είναι οι φωτεινότεροι γαλαξίες στο υποσύστημα που βρίσκεται στον βαρυτικό του πυρήνα. Αντίθετα, η άλως της σκοτεινής ύλης γύρω από το υποσμήνος στην αντίθετη πλευρά είναι μικρότερη και πιο συμπαγής.
Η ερευνητική ομάδα υποψιάζεται ότι η επιμήκης, συσταδοποιημένη μάζα σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να σχηματιστεί μόνο όταν αυτό το συγκεκριμένο υποσύμπλεγμα, το οποίο ήταν ένα αυτόνομο σμήνος γαλαξιών πριν από τη σύγκρουση Bullet, υπέστη μια παρόμοια σύγκρουση και συγχώνευση με ένα άλλο σμήνος γαλαξιών δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τον σχηματισμό του Bullet.
«Ένα τέτοιο γεγονός θα είχε τεντώσει και παραμορφώσει το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης με την πάροδο του χρόνου, με αποτέλεσμα την επιμήκη μορφολογία που παρατηρούμε» λένε οι ερευνητές. Παρά τις νέες ανακαλύψεις όπως αυτή από τις πιο εκλεπτυσμένες παρατηρήσεις του σμήνους Bullet από το James Webb δεν είναι ακόμη αρκετές για να επιλυθεί το ζήτημα των ταχυτήτων σύγκρουσης των δύο υποσυστημάτων.
«Ακόμα και με αυτές τις ενημερώσεις, η απαιτούμενη ταχύτητα σύγκρουσης παραμένει υψηλή σε σχέση με τις προσδοκίες από τις κοσμολογικές προσομοιώσεις. Η ένταση επιμένει και παραμένει ένας ενεργός τομέας έρευνας» αναφέρουν οι ερευνητές που δημοσιεύει τα ευρήματα της στην επιθεώρηση «The Astrophysical Journal Letters».
ΠΗΓΗ: Naftemporiki.gr
