Πώς η Σκοτεινή Ύλη μορφοποίησε τους πρώτους γαλαξίες αναζητούν οι επιστήμονες

Προσομοιώσεις δείχνουν ότι ανταγωνιστικά μοντέλα της σκοτεινής ύλης παράγουν περιοχές διαμόρφωσης αρχέγονων άστρων τα οποία φαίνονται πολύ διαφορετικά μεταξύ τους.

Η σκοτεινή ύλη αποτελεί το 85% της ύλης του σύμπαντος, όμως η αληθινή της φύση παραμένει ζητούμενο. Ένα κλειδί για να ξεκλειδώσει το μυστήριο της σκοτεινής ύλης μπορεί να βρίσκεται στους πρωτογαλαξίες, κοσμικά λίκνα που αναπτύσσουν τα πρώτα άστρα. Η σκοτεινή ύλη θα πρέπει να επηρέασε την κατανομή και τα σχήματα αυτών των γαλαξιακών προδρόμων με τρόπους που θα μπορούσαν να δείξουν τι είδη σωμάτιων συγκροτούν αυτήν την αινιγματική ουσία. Τώρα, νέες προσομοιώσεις προσφέρουν μια άποψη στο πώς μπορεί να έμοιαζαν οι πρώιμες περιοχές σχηματισμού άστρων σύμφωνα με τις ανταγωνιστικές θεωρίες για τη σκοτεινή ύλη.

Η κυρίαρχη θεωρία, γνωστή ως ψυχρή σκοτεινή ύλη (CDM), τα πάει καλά στην αναπαραγωγή σε προσομοιώσεις της δομής μεγάλης κλίμακας του σύμπαντος. Ωστόσο, δυσκολεύεται σε μικρότερες κλίμακες, όπως οι πυρήνες των γαλαξιών μικρής μάζας και οι έρευνες για σωμάτια ψυχρής σκοτεινής ύλης συνεχίζουν να αποδεικνύονται άδειες. Αυτό έχει οδηγήσει σε άλλες προτάσεις όπως τη «θερμή» σκοτεινή ύλη, ένα ελαφρύτερο και ταχύτερο σωμάτιο, και «θολή» σκοτεινή ύλη, ένα υπερελαφρύ μποζόνιο που μπορεί να έχει εντυπώσει την κβαντο-κυματοειδή του φύση στην πρώιμη κατανομή άστρων και αερίου.

Στις νέες προσομοιώσεις, ο Philip Mocz του Princeton και οι συνεργάτες του βρήκαν ότι το καθένα από τα τρία αυτά μοντέλα οδήγησε σε μια διαφορετική κατανομή της σκοτεινής ύλης και έτσι σε ένα διακριτό μοτίβο σχηματισμού γαλαξιών. Όλοι οι υποψήφιοι της σκοτεινής ύλης αρχικά συνενώνονται σε έναν ιστό νηματοειδών ινών μήκους εκατομμυρίων ετών φωτός. Αν η ψυχρή σκοτεινή ύλη είναι φορτισμένη, αυτές οι ίνες γρήγορα σπάζουν σε ομάδες, οδηγώντας τους πρωτογαλαξίες να προκύψουν ως ξεχωρισμένα σμήνη άστρων. Διαφορετικά, τα νεογέννητα άστρα φωτίζουν ολόκληρες τις ίνες, με την θολή σκοτεινή ύλη να εντυπώνει ένα πρόσθετο, όμοιο με συμβολή, μοτίβο στη διάταξη. Τα αποτελέσματα αυτά θα μπορούσαν να παρέχουν ένα χρήσιμο οδηγό για το επικείμενο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, της NASA, το οποίο θα προσπαθήσει να απεικονίσει αυτούς του αρχέγονους γαλαξίες.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: First Star-Forming Structures in Fuzzy Cosmic Filaments. Physical Review Letters.