Σκοτεινή ύλη βαρύτητα κοσμολογία αστροφυσική
Αναπαραγωγή του άρθρου του Monde της Παρασκευής 17 Μαρτίου 2000
Εάν η σκοτεινή ύλη καμπυλώνει τη διαδρομή του φωτός, τότε υπάρχει απαραβίαστα.
Η παραμόρφωση εικόνων μακρινών γαλαξιών αποδεικνύει την ύπαρξη τεράστιων, αόρατων αντικειμένων. Εδώ και χρόνια, οι αστρονόμοι προσπαθούν να αποδείξουν την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης (90% της ύλης στο σύμπαν). Πολλές υποθέσεις έχουν προταθεί για να εξηγήσουν τη φύση αυτού του μέσου που διαφεύγει των τηλεσκόπων: μαζικά αντικείμενα (κοκκινοβρομικές νάνες) και στοιχειώδη σωματίδια (νετρίνα). Ωστόσο, το μέτρο δεν είναι ακόμη πλήρες. Γι' αυτό υποθέτουν ότι η ύλη αυτή μπορεί να αποτελείται από θεωρητικά σωματίδια που ακόμη δεν έχουν ανακαλυφθεί. Οι αστρονόμοι είναι σαφείς: το 90% της ύλης του σύμπαντος διαφεύγει των τηλεσκόπων τους. Στις φωτογραφίες εμφανίζονται μόνο οι γαλαξίες και οι δισεκατομμύρια αστέρες που τους αποτελούν, οι σκοτεινές ή φωτεινές νεφέλες που διακοσμούν τον ουρανό και τεράστιες έκρηξης ενέργειας, των οποίων οι μηχανισμοί παραγωγής δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί (...). Με τη βοήθεια της τεχνολογικής προόδου, έχουν ανοίξει νέα παράθυρα στο υπέρυθρο, το υπεριώδες, τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γάμα. Πιο πρόσφατα, οι αστρονόμοι έχουν ανοίξει την αστρονομία των νετρίνων, ελαφρώς παραγόμενα σωματίδια που θα συνέβαλλαν σημαντικά στη μάζα του σύμπαντος. ...Ωστόσο, οι θεωρητικοί γνωρίζουν πολύ καλά ότι, ακόμη και έτσι, το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος διαφεύγει από την αστρονομική κοινότητα, η οποία δεν μπορεί να είναι ικανοποιημένη με το περιορισμένο πεδίο εμπειρίας – 10% του συνόλου – που της δίνεται. Γι' αυτό, από πολλά χρόνια, έχουν αναζητήσει να αποδείξουν την ύπαρξη αυτής της διάσημης σκοτεινής ύλης, που αποτελεί το κύριο συστατικό του σύμπαντος. Μία ομάδα του Ινστιτούτου Αστροφυσικής της Παρίσι, σε συνεργασία με αστρονόμους Γάλλων (CEA Saclay, Τηλεσκόπιο Καναδά-Γαλλίας-Χαβαΐ, CFHT και Εργαστήριο Διαστημικής Αστρονομίας της Μασσαλίας) και ξένους (Καναδάς, Γερμανία, ΗΠΑ), μόλις άνοιξε ένα παράθυρο σ' αυτό τον κόσμο. Λίγο πριν, μία ομάδα Βρετανών υπό την ηγεσία του Richard Ellis (Cambridge και Caltech) και μία Αμερικανική υπό την ηγεσία του Tyson (Bell Labs, Ντζέρσεϊ), οι οποίες και οι δύο επιβεβαιώνουν μερικώς αυτά τα αποτελέσματα.
Πώς επιτέλεσαν οι ερευνητές τη νίκη επί του αόρατου και επιβεβαίωσαν την ύπαρξη αυτής της σκοτεινής ύλης; Με τη χρήση ενός αρχής που λέει ότι το φως καμπυλώνεται κοντά σε μεγάλη μάζα ύλης (Ήλιο, άκρη γαλαξιών), λόγω της βαρύτητας. Αυτή η υπόθεση έχει επαληθευτεί πολλές φορές. Ωστόσο, οι αστρονόμοι αναρωτήθηκαν αν το ίδιο φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί και με τη σκοτεινή ύλη, η οποία υποτίθεται ότι είναι λίγο πυκνή και υπάρχει σε σημαντικές ποσότητες. Εάν ήταν έτσι, αυτή η σκοτεινή ύλη θα αποκάλυπτε την παρουσία της, χωρίς να μπορεί να δει. "Κοσμική αστιγματισμός". "Το 1991, εξηγεί ο Yannick Mellier, από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής της Παρίσι, η θεωρία προέβλεπε ότι μακρινά αντικείμενα, όπως οι γαλαξίες, λόγω της παρουσίας μεγάλων μαζών σκοτεινής ύλης κατά τη διέλευση του φωτός τους, θα εμφανίζονταν ελαφρώς παραμορφωμένα και θα είχαν σχήματα μακρύτερων ελλείψεων. Ωστόσο, αυτό το φαινόμενο του κοσμικού αστιγματισμού ήταν σύμφωνα με τους υπολογισμούς τόσο αδύναμο που η ανίχνευσή του θεωρείτο δύσκολη. "Επιπλέον, οι ερευνητές δεν διέθεταν τότε ένα θεωρητικό μοντέλο για να επαληθεύσουν πιθανές μετρήσεις, και επίσης δεν διέθεταν κάμερες αρκετά αποδοτικές για να τις εφαρμόσουν. Από τότε, η κάμερα CFH 12K έχει αναπτυχθεί, και ο Καναδός Ludovic Van Waerbeke έχει αναπτύξει εργαλεία επεξεργασίας προσαρμοσμένα σ' αυτό το πρόγραμμα έρευνας. Μετά από πέντε χρόνια ανάλυσης των περίπου 200.000 μακρινών γαλαξιών που φωτογραφήθηκαν από το τηλεσκόπιο Καναδά-Γαλλίας-Χαβαΐ, οι ερευνητές τελικά επέτυχαν τους στόχους τους. Στις φωτογραφίες του ουρανού που πήρε το CFHT, μετά από κατάλληλη επεξεργασία, εμφανίζονται σήμερα εκατοντάδες μικρές πράσινες ελλείψεις, που αντιπροσωπεύουν τόσους γαλαξίες. ...Μπορούμε λοιπόν να συμπεράνουμε ότι αυτό το φαινόμενο είναι πράγματι αποτέλεσμα βαρυτικής επίδρασης στο φως που εκπέμπεται από τους γαλαξίες; "Απολύτως (...)", απαντά ο Yannick Mellier. Χωρίς ύλη στη διαδρομή των φωτεινών ακτίνων – δηλαδή χωρίς βαρυτική επίδραση – οι ελλειπτικοί γαλαξίες φαίνονται ως μικρά κυκλικά σημεία. Στην αντίθετη περίπτωση, η φωτογραφία είναι γεμάτη μικρές ελλείψεις. Επιπλέον, η βαρυτική επίδραση τείνει να οργανώσει αυτούς τους γαλαξίες. Λίγο όπως ένα μαγνήτης που διατάσσει τη σκόνη στο σίδηρο κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου που εφαρμόζεται. Άγνωστα σωματίδια. Είναι αυτές οι ανιχνεύσιμες παραμορφώσεις και η αναδιάταξη των γαλαξιών που επιτρέπουν να δηλώσουμε ότι το φως έχει αποκλίνει από τη διαδρομή του λόγω συρμάτων διασκορπισμένης και αόρατης ύλης. Μία ύλη με χαμηλή πυκνότητα (αντίθετα με την πυκνότητα του Ήλιου και των συγκροτημάτων γαλαξιών), αλλά με εμφανή αποτελέσματα λόγω της τεράστιας έκτασής της: 100 εκατομμύρια και ένα δισεκατομμύριο παρσέκ (1 παρσέκ αντιστοιχεί σε 3,36 έτη φωτός). Για σύγκριση, η δική μας γαλαξία μετρά μόνο 34.000 παρσέκ στο μέγιστο μήκος της. ...Στο τρισδιάστατο μοντέλο που η γαλλική ομάδα ανακατασκεύασε σε υπολογιστή, το φαινόμενο είναι εντυπωσιακό. Κατά τη διαδρομή του μέχρι εμάς, το φως αλλάζει συνεχώς κατεύθυνση κοντά σε αυτά τα σύρματα που σχηματίζουν σαν ένα είδος γρέισερ στο χώρο που καταλαμβάνουν. Μία δομή που αποκαλύπτει την ιστορία του σύμπαντος και αποκαλύπτει τις αρχικές συνθήκες της δημιουργίας του. Επειδή η σκοτεινή ύλη που διαφεύγει των ματιών μας δεν είναι της ίδιας φύσης (βαρυονικής) με αυτήν από την οποία αποτελούνται οι αστέρες και εμείς. Σύμφωνα με τους θεωρητικούς, αποτελείται από σωματίδια – υποβαρή (WIMPs), αξιόνια, συμμετρικά σωματίδια κ.λπ. – που ακόμη δεν έχουν ανακαλυφθεί. ...Μία νέα πόρτα μόλις άνοιξε, για να την εκμεταλλευτούν οι αστρονόμοι. Πρόκειται να το κάνουν σύντομα με την εκκίνηση, σε δύο χρόνια στο CFHT, μί