Ο Γαλαξίας μας επιπλέει σε ένα στρώμα σκοτεινής ύλης εκατομμυρίων ετών φωτός

Την θεωρία πως ο Γαλαξίας μας φαίνεται να είναι ενταγμένος σε μια επίπεδη κοσμική δομή σκοτεινής ύλης αποκαλύπτει νέα έρευνα που επαναπροσδιορίζει την κατανόηση της κατανομής των γαλαξιών στο σύμπαν - το οποίο οργανώνεται σε σμήνη, νημάτια και τεράστια κενά.

Η διεθνής μελέτη έρχεται να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε το κοσμικό μας περιβάλλον. Σύμφωνα με την έρευνα που δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy, ο Γαλαξίας μας δεν «επιπλέει» τυχαία στο διάστημα, αλλά βρίσκεται ενσωματωμένος σε μια τεράστια, επίπεδη δομή σκοτεινής ύλης - ένα είδος κοσμικού φύλλου.

Μια επίπεδη δομή αντί για σφαιρικό νέφος

Η έρευνα δείχνει ότι η μάζα που περιβάλλει την Τοπική Ομάδα - την περιοχή του σύμπαντος που περιλαμβάνει τον Γαλαξία μας, την Ανδρομέδα και δεκάδες ακόμη κοντινούς γαλαξίες - δεν κατανέμεται σφαιρικά, όπως θεωρούσαν μέχρι σήμερα πολλά κοσμολογικά μοντέλα.

Αντίθετα, η ύλη φαίνεται να συγκεντρώνεται σε μια επίπεδη δομή που εκτείνεται σε αποστάσεις μεγαλύτερες από 10 megaparsecs (περίπου 30 εκατομμύρια έτη φωτός), ενώ οι περιοχές πάνω και κάτω από αυτήν είναι σχεδόν κενές.

Αυτή η γεωμετρία εξηγεί ένα παλιό κοσμολογικό «μυστήριο», γιατί οι κοντινοί γαλαξίες κινούνται πιο ήρεμα απ’ ό,τι προέβλεπαν τα παραδοσιακά μοντέλα. Η λεγόμενη τοπική ροή του Hubble εμφανίζεται εξαιρετικά ομαλή, κάτι που μέχρι σήμερα δεν μπορούσε να ερμηνευτεί πλήρως.

Προσομοιώσεις που ανασυνθέτουν το κοντινό σύμπαν

Για να φτάσουν σε αυτά τα συμπεράσματα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την προηγμένη μέθοδο προσομοίωσης BORG (Bayesian Origin Reconstruction from Galaxies). Ξεκινώντας από τις συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος και εξελίσσοντάς τες μέχρι σήμερα, δημιούργησαν 169 ανεξάρτητες προσομοιώσεις περιοχών παρόμοιων με την Τοπική Ομάδα.

Οι προσομοιώσεις περιλάμβαναν τις θέσεις και τις ταχύτητες 31 κοντινών γαλαξιών και κατέληξαν όλες στο ίδιο συμπέρασμα. Η μάζα συγκεντρώνεται σε ένα λεπτό αλλά εκτεταμένο στρώμα υψηλής πυκνότητας, το οποίο καθορίζει τη δυναμική των γαλαξιών γύρω μας.

Ο καθοριστικός ρόλος της σκοτεινής ύλης

Το κοσμικό αυτό «φύλλο» αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από σκοτεινή ύλη - μια αόρατη μορφή ύλης που δεν εκπέμπει φως, αλλά αποκαλύπτεται μέσω των βαρυτικών της επιδράσεων. Η ορατή ύλη, όπως τα αστέρια και το αέριο, αποτελεί μόνο ένα μικρό ποσοστό της συνολικής μάζας.

Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι η πυκνότητα στο κέντρο της δομής είναι περίπου διπλάσια από τη μέση κοσμική πυκνότητα, ενώ το πάχος της φτάνει τα 1,6 megaparsecs. Αυτή η κατανομή μάζας εξηγεί γιατί οι κοντινοί γαλαξίες δεν «πέφτουν» προς την Τοπική Ομάδα, αλλά συνεχίζουν να απομακρύνονται σύμφωνα με τη γενική διαστολή του σύμπαντος.

Σε ένα επίπεδο σύστημα, η μάζα που βρίσκεται μακριά μέσα στο ίδιο επίπεδο μπορεί να αντισταθμίσει τη βαρυτική έλξη του κέντρου, δημιουργώντας μια πιο ισορροπημένη δυναμική.

Λύση σε μια παλιά κοσμολογική αντίφαση

Για χρόνια υπήρχε ένταση μεταξύ των εκτιμήσεων για τη μάζα της Τοπικής Ομάδας και των πραγματικών κινήσεων των γύρω γαλαξιών. Με βάση την αμοιβαία έλξη του Γαλαξία μας και της Ανδρομέδας, πολλοί γαλαξίες θα έπρεπε να κινούνται προς το μέρος μας - κάτι που δεν παρατηρείται.

Η νέα επίπεδη γεωμετρία συμφιλιώνει αυτά τα δεδομένα, ευθυγραμμίζοντας τις τοπικές παρατηρήσεις με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο ΛCDM. Παράλληλα, εξηγεί γιατί οι ιδιόμορφες ταχύτητες στην περιοχή μας είναι ιδιαίτερα χαμηλές, κάτω από 30 km/s, ένδειξη ενός σχετικά ήρεμου και σταθερού κοσμικού περιβάλλοντος.

Τι σημαίνει αυτό για το μέλλον της κοσμολογίας

Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει νέους δρόμους στην κατανόηση του κοντινού σύμπαντος. Αν η ύπαρξη τέτοιων επίπεδων δομών σκοτεινής ύλης είναι κοινή, τότε ίσως χρειαστεί να επανεξετάσουμε τον τρόπο με τον οποίο μελετάμε την εξέλιξη των γαλαξιών και τη μεγάλη κλίμακα του σύμπαντος.

Όπως δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Ewoud Wempe: «Είναι εντυπωσιακό ότι πλέον διαθέτουμε ένα μοντέλο που συμφωνεί τόσο με το καθιερωμένο κοσμολογικό πλαίσιο όσο και με τη δυναμική του τοπικού μας περιβάλλοντος».

Διαβάστε επίσης