Αν θέλουμε να βρούμε τη «λειπόμενη» σκοτεινή ύλη, πρέπει να ψάξουμε πέρα από τις μαύρες τρύπες
Μια νέα μελέτη απέκλεισε τις μαύρες τρύπες ως τη σκοτεινή ύλη που λείπει από το σύμπαν - κλείνοντας μια ενδιαφέρουσα υπόθεση που συνέδεε τα δύο.
Σκοτεινή ύλη
Η σκοτεινή ύλη είναι ένα περίεργο πράγμα, και έχει ήδη μια ιστορική ιστορία. Υπονοήθηκε ακόμη και πριν από τη δεκαετία του 1900 από τον Λόρδο Κέλβιν, αλλά τα πρώτα πραγματικά πειστικά στοιχεία ήρθαν πριν από τη δεκαετία του 1970, όταν η Βέρα Ρούμπιν και ο Κεντ Φορντ παρατήρησαν κάποιες αποκλίσεις μεταξύ του τρόπου περιστροφής των γαλαξιών και του τρόπου παρατήρησής τους. /P>
Καθώς περνούσαν τα χρόνια, γινόταν όλο και πιο ξεκάθαρο ότι κάτι υπήρχε εκεί έξω - κάτι που δεν μπορούμε να δούμε άμεσα, αλλά έχει μια αξιοσημείωτη βαρυτική επίδραση στην υπάρχουσα ύλη. Σήμερα, οι αστρονόμοι υπολογίζουν ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί το 84,5% της συνολικής μάζας στο σύμπαν, αν και κανείς δεν ξέρει πραγματικά τι είναι πραγματικά η σκοτεινή ύλη είναι . Είναι αστείο να το λέμε, αλλά παρόλο που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντός μας, δεν μπορούμε πραγματικά να το βρούμε.
Η σκοτεινή ύλη δεν φαίνεται να αλληλεπιδρά με τίποτα άλλο εκτός από τη βαρύτητα, η οποία δεν διευκολύνει τα πράγματα.
Αρκετοί θεωρητικοί έχουν προτείνει σενάρια στα οποία υπάρχουν πολλαπλοί τύποι σκοτεινής ύλης. Αν και αυτό φαίνεται εύλογο (αν και αναπόδεικτο), η πραγματική τους διερεύνηση είναι τρομακτική, καθώς καθένας από αυτούς τους τύπους θα απαιτούσε διαφορετική εξήγηση για την προέλευσή του, κάτι που φέρνει ακόμη μεγαλύτερη πολυπλοκότητα σε μια ήδη αινιγματική κατάσταση. Αλλά αυτή η προσέγγιση έχει τους υποστηρικτές της.
Για παράδειγμα, η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αποτελείται από διαφορετικούς τύπους μαύρων οπών, οι οποίες είναι επίσης πολύ δύσκολο να μελετηθούν άμεσα, αλλά έχουν τεράστιο βαρυτικό πεδίο.
Στη νέα μελέτη, ο Zumalacárregui και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν να δουν αν αυτή η ιδέα έχει κάποια αλήθεια — μετά την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από συγκρουόμενες μαύρες τρύπες το 2015, πολλοί αστρονόμοι ήλπιζαν να ανακαλύψουν ότι η σκοτεινή ύλη ήταν απλώς ένα σμήνος από μαύρες τρύπες, πασπαλισμένες μέσω της σύμπαν. Αλλά αποδείχθηκε ότι αυτό δεν συνέβη.
Φακοί γαλαξίας
Για να καταλάβουν τα πράγματα, ο Zumalacárregui και οι συνεργάτες του πραγματοποίησαν μια στατιστική ανάλυση των 740 από τους πιο λαμπρούς σουπερνόβα που ανακαλύφθηκαν από το 2014, αναζητώντας ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός.
[panel style=”panel-default” title=”Η βαρύτητα ως φακός” footer=””]Ένας κανονικός φακός εστιάζει το φως μέσω διάθλασης. Ένας απλός φακός αποτελείται από ένα ενιαίο κομμάτι διαφανούς υλικού, το οποίο, μέσω της γεωμετρίας του, εστιάζει (ή διασκορπίζει) το φως σε ένα συγκεκριμένο εστιακό σημείο.
Αλλά οι αστρονόμοι έμαθαν ότι η βαρύτητα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως φακός - και δεδομένου ότι οι μαύρες τρύπες είναι τα πιο ογκώδη γνωστά αντικείμενα στο σύμπαν, συχνά εμπλέκονται στον βαρυτικό φακό. Ένας βαρυτικός φακός δεν έχει εστιακό σημείο, αλλά εστιακή γραμμή.
[/panel]
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι κανένα από τα σουπερνόβα που μελέτησαν δεν είχε φακό από μαύρες τρύπες, γεγονός που υποδηλώνει έντονα ότι η σκοτεινή ύλη αντιπροσωπεύεται από μαύρες τρύπες — αν ίσχυε αυτό, τότε σχεδόν σίγουρα θα παρατηρούσατε το φαινόμενο σε τέτοιο μέγεθος δείγματος. /P>
Άλλοι ερευνητές πραγματοποίησαν παρόμοιες αλλά απλούστερες αναλύσεις που απέδωσαν ασαφή αποτελέσματα, αλλά ο Zumalacárregui και οι συνεργάτες του ενσωμάτωσαν την ακριβή πιθανότητα να δουν όλες τις μεγεθύνσεις, από μικρές έως μεγάλες, καθώς και αβεβαιότητες στη φωτεινότητα και την απόσταση κάθε σουπερνόβα. Ακόμη και για τις μικρότερες μαύρες τρύπες, σίγουρα θα υπήρχε κάποιο επίπεδο φακού.
Πού μας αφήνει λοιπόν αυτό όταν πρόκειται για τη σκοτεινή ύλη; Μάλλον πίσω στο σχέδιο. Οι επιστήμονες διέψευσαν μία από τις θεωρίες, αλλά ακόμα δεν είμαστε πολύ πιο κοντά στον εντοπισμό της πηγής και της φύσης της σκοτεινής ύλης.
Miguel Zumalacárregui, Uroš Seljak. Όρια για συμπαγή αντικείμενα αστρικής μάζας ως σκοτεινή ύλη από βαρυτικό φακό υπερκαινοφανών τύπου Ia. Επιστολές φυσικής ανασκόπησης , 2018; 121 (14) DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.141101
