Το James Webb αποκάλυψε τον αόρατο «σκελετό» του σύμπαντος και τον τρόπο που γεννιούνται οι γαλαξίες

Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, επιστήμονες δημιούργησαν τον πιο λεπτομερή χάρτη της σκοτεινής ύλης που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα. Η χαρτογράφηση καλύπτει μια περιοχή του ουρανού σχεδόν τριπλάσια από το μέγεθος της πανσελήνου, αποκαλύπτοντας τη δομή της ύλης που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος.

Η συνηθισμένη ύλη –όπως τα άστρα, οι πλανήτες και ό,τι μπορούμε να δούμε– αντιστοιχεί μόλις στο 15% της συνολικής ύλης του σύμπαντος. Το υπόλοιπο ποσοστό ανήκει στη σκοτεινή ύλη, η οποία δεν εκπέμπει ούτε αντανακλά φως, παραμένοντας αόρατη στα τηλεσκόπια.

Οι επιστήμονες επιβεβαιώνουν την ύπαρξή της μέσω των βαρυτικών επιδράσεων που ασκεί: από την ταχύτητα περιστροφής των γαλαξιών έως τον τρόπο που το φως καμπυλώνεται όταν περνά μέσα από τεράστιες κοσμικές δομές.

Ο νέος χάρτης βασίστηκε στο φαινόμενο αυτής της καμπύλωσης, καταγράφοντας μικρές παραμορφώσεις στο σχήμα περίπου 250.000 μακρινών γαλαξιών. Οι παραμορφώσεις αυτές προκλήθηκαν από τη βαρύτητα της ύλης που βρίσκεται κατά μήκος της γραμμής θέασης, όπως παρατηρήθηκε από το Webb.

Διπλάσια ανάλυση και ματιά στο παρελθόν

Σε σύγκριση με τον προηγούμενο χάρτη του τηλεσκοπίου Hubble, ο νέος προσφέρει διπλάσια ανάλυση και εκτείνεται σε μεγαλύτερη περιοχή του σύμπαντος. Επιπλέον, φτάνει έως και 10 δισεκατομμύρια χρόνια πίσω, σε μια κρίσιμη εποχή σχηματισμού των πρώτων γαλαξιών.

«Αυτό μας επιτρέπει να εντοπίζουμε πιο λεπτές δομές σκοτεινής ύλης, να ανιχνεύουμε συγκεντρώσεις μάζας που δεν είχαν παρατηρηθεί και να επεκτείνουμε τη χαρτογράφηση σε πρώιμες εποχές του σύμπαντος», δήλωσε η κοσμολόγος Diana Scognamiglio του Εργαστηρίου Jet Propulsion της NASA, επικεφαλής της έρευνας που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy.

Ο χάρτης αποκαλύπτει με πρωτοφανή λεπτομέρεια τη δομή του κοσμικού ιστού – τα σμήνη γαλαξιών, τα τεράστια νήματα σκοτεινής ύλης και τις περιοχές χαμηλής πυκνότητας που συνθέτουν τη μακροδομή του σύμπαντος.

Το Webb αλλάζει την εικόνα του σύμπαντος

Το James Webb, με έξι φορές μεγαλύτερη ικανότητα συλλογής φωτός από το Hubble, εκτοξεύθηκε το 2021 και τέθηκε σε πλήρη λειτουργία το 2022. Όπως εξήγησε η Scognamiglio, «Το τηλεσκόπιο James Webb είναι σαν να φοράμε ένα νέο ζευγάρι γυαλιά για το σύμπαν».

«Βλέπει πιο αμυδρούς και πιο μακρινούς γαλαξίες με πολύ μεγαλύτερη ευκρίνεια. Αυτό μας προσφέρει ένα πιο πυκνό πλέγμα γαλαξιών φόντου, κάτι ιδανικό για αυτό το είδος μελέτης. Περισσότεροι γαλαξίες και πιο καθαρές εικόνες σημαίνουν πιο ακριβή χαρτογράφηση της σκοτεινής ύλης», πρόσθεσε η ίδια.

Καθοριστική συμβολή στη μελέτη των γαλαξιών

Ο χάρτης καλύπτει την περιοχή του ουρανού γνωστή ως Cosmic Evolution Survey (COSMOS), στην κατεύθυνση του αστερισμού του Εξάγωνου. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι θα αποτελέσει πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη της εξέλιξης των γαλαξιών.

«Ένα βασικό ερώτημα στην αστροφυσική είναι πώς οι γαλαξίες αναπτύσσονται και εξελίσσονται με τον χρόνο – πώς το σύμπαν πέρασε από μια σχεδόν ομοιογενή κατάσταση στην εντυπωσιακή ποικιλία γαλαξιών που βλέπουμε σήμερα», ανέφερε η κοσμολόγος Jacqueline McCleary του Πανεπιστημίου Northeastern στη Βοστώνη.

«Τα σκοτεινά άλω – οι αυτοβαρυόμενες “νεφέλες” σκοτεινής ύλης – είναι οι τόποι γέννησης των γαλαξιών. Γνωρίζοντας πού βρίσκεται η σκοτεινή ύλη και πόση υπάρχει, μπορούμε να θέσουμε σημαντικά όρια στα μοντέλα σχηματισμού και εξέλιξης των γαλαξιών», πρόσθεσε.

Επιβεβαίωση του κυρίαρχου κοσμολογικού μοντέλου

Η μέθοδος που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές, βασισμένη στην κάμψη του φωτός, αποκάλυψε την κατανομή τόσο της σκοτεινής όσο και της ορατής ύλης. Τα αποτελέσματα συμφωνούν με το επικρατέστερο κοσμολογικό μοντέλο Λάμδα-CDM (ψυχρή σκοτεινή ύλη), το οποίο περιγράφει την εξέλιξη του σύμπαντος από τη Μεγάλη Έκρηξη έως σήμερα.

Σύμφωνα με το μοντέλο, το σύμπαν κυριαρχείται από σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια, τη δύναμη που ευθύνεται για την επιταχυνόμενη διαστολή του. «Η σκοτεινή ύλη παρέχει τον βαρυτικό σκελετό πάνω στον οποίο σχηματίζονται οι γαλαξίες και τα σμήνη, δημιουργώντας τον κοσμικό ιστό. Ο χάρτης μας προσφέρει μια πολύ πιο καθαρή εικόνα αυτής της δομής», κατέληξε η Scognamiglio.

Πηγή: Reuters