Νέες υπολογιστικές προσομοιώσεις υποδεικνύουν ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να αποτελείται από γρήγορα, ελαφρά σωματίδια, σε αντίθεση με την ευρέως διαδεδομένη θεωρία. Αυτή είναι πιθανόν και η εξήγηση για την ιδιόμορφη χημική σύνθεση κάποιων άστρων του γαλαξία μας, αλλά και την τεράστια μάζα των μαύρων τρυπών που εντοπίζονται στο κέντρο μεγάλων γαλαξιών.
Επειδή η σκοτεινή ύλη γίνεται αντιληπτή μόνο από τη βαρύτητά της, οι αστρονόμοι γνωρίζουν πολύ λίγα για τη φύση της. Η πιο δημοφιλής θεωρία είναι η κρύα σκοτεινή ύλη: βαριά υποατομικά σωματίδια που τείνουν να κινούνται με πολύ αργούς ρυθμούς. Μια άλλη πιθανότητα είναι η ζεστή σκοτεινή ύλη: ελαφρύτερα σωματίδια που κινούνται ταχύτερα. Η γρήγορη κίνηση αυτών των σωματιδίων εξαλείφουν τους μικρούς πυκνούς «σβόλους» ύλης που διαφορετικά θα δημιουργούνταν στους πυρήνες των γαλαξιών.
Ο Liang Gao και ο Tom Theuns από το Πανεπιστήμιο Durham της Βρετανίας, ανέπτυξαν μια υπολογιστική προσομοίωση για να συγκρίνουν τη συμπεριφορά της κρύας και της ζεστής σκοτεινής ύλης στο πρώιμο σύμπαν.
Στο μοντέλο τους, αρχικά τα δύο διαφορετικά είδη συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο, καταρρέοντας από τη βαρύτητα σε ένα δίκτυο νηματίων που διατρέχουν το σύμπαν. Στη συνέχεια όμως, η κρύα σκοτεινή ύλη ενώνεται σε σβόλους ή φωτεινά στέφανα. Αντιθέτως, η τυχαία κίνηση των σωματιδίων της ζεστής σκοτεινής ύλης εξαλείφει αυτούς τους σβόλους και τα νημάτια συνεχίζουν να καταρρέουν και να γίνονται όλο και πυκνότερα έως ότου δημιουργηθεί ένας στενός σωλήνας ύλης, με μήκος 10.000 έτη φωτός και μάζα ισοδύναμη με αυτή 10 εκατομμυρίων Ήλιων.
Τα αέρια ελκύονται από τη σκοτεινή ύλη και τελικά τα πρώτα άστρα σχηματίζονται. Αποτελούνται σχεδόν εξολοκλήρου από υδρογόνο και ήλιο, τα δύο κυρίαρχα στοιχεία που δημιουργήθηκαν στο Big Bang.
Με την κρύα σκοτεινή ύλη, ένα μεγάλο άστρο σχηματίζεται στο κέντρο καθενός μεγάλου φωτεινού στεφανιού. Αυτά τα άστρα εξαντλούν τα αποθέματά τους πολύ γρήγορα, μετατρέποντας το υδρογόνο και το ήλιο σε βαρύτερα στοιχεία. Σύντομα τα καύσιμά τους τελειώνουν και εκρήγνυνται τροφοδοτώντας το σύμπαν με πυκνότερα στοιχεία, που οδηγούν στην επόμενη γενιά αστεριών. Τα άστρα που αποτελούνται αποκλειστικά από υδρογόνο και ήλιο δεν επιβιώνουν.
Αλλά στα πυκνά νημάτια που σχηματίζονται από ζεστή σκοτεινή ύλη, ο σχηματισμός είναι πιο χαοτικός, με άστρα διαφορετικών μεγεθών να δημιουργούνται από τυχαία τμήματα του νηματίου. Τα πολύ μικρά άστρα καίνε τα καύσιμά τους αργά, επομένως μερικά τέτοια άστρα που σχηματίστηκαν σε αυτά τα νημάτια μπορεί να λάμπουν ακόμη και σήμερα.
Πράγματι, τα προηγούμενα χρόνια οι επιστήμονες είχαν ανακαλύψει μικρά άστρα στον Γαλαξία που περιείχαν πολύ μικρές ποσότητες βαρέων στοιχείων. «Υποδεικνύει ότι μπορεί η σκοτεινή ύλη να είναι ζεστή», δήλωσε στο New Scientist ο Theuns. Αν οι αστρονόμοι εντοπίσουν κάποιο άστρο χωρίς καθόλου βαριά στοιχεία, θα είναι μια πολύ καλή απόδειξη, συνέχισε.
Αυτά τα νημάτια ίσως να οφείλονται για τη μεγάλη μάζα κάποιων μαύρων τρυπών. Αν και άστρα σχηματισμένα από κρύα σκοτεινή ύλη θα μπορούσαν να οδηγήσουν στη δημιουργία μαύρων τρυπών, αυτές θα είχαν μάζα μόλις λίγες φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, πολύ μικρή για να διασπείρει στο σύμπαν τις δισεκατομμύρια μεγάλες μαύρες τρύπες που βρίσκονται σε πολλούς γαλαξίες. Αλλά κάθε νημάτιο ζεστής σκοτεινής ύλης τελικά θα κατέρρεε σε όλο το μήκος του, λένε οι Gao και Theuns, εξαναγκάζοντας άστρα, νέφη αερίων και μικρότερες μαύρες τρύπες να συνενωθούν για τη δημιουργία πολύ μεγαλύτερων μαύρων τρυπών.
Στην προσομοίωσή τους, οι ερευνητές όρισαν τη μάζα ενός σωματιδίου σκοτεινής ύλης ίση με το 0.6% της μάζας ενός ηλεκτρονίου.
.
Σχετικά Links:
Μπορεί να Είμαστε Μόνοι στο Σύμπιαν;
in.gr : Μικρή Εισαγωγή στον Κόσμο των QUARK
kathimerini.gr Η σκοτεινή ύλη του σύμπαντος «κλειδί» στη … δημιουργία των πρώτων ΑΣΤΡΩΝ
.
.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου