ΓΑΛΑΞΙΕΣ κρυμμένοι στο σκοτάδι

http://tovima.dolnet.gr/print_article.php?e=B&f=14958&m=H08&aa=1

ΓΑΛΑΞΙΕΣ κρυμμένοι στο σκοτάδι
Τον γύρο του κόσμου έκανε η είδηση ότι όλοι οι γαλαξίες που είναι σήμερα ορατοί στο Σύμπαν πρέπει (θεωρητικά) να περιβάλλονται από μικρούς, αόρατους γαλαξίες που αποτελούνται από τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη. Η ανακάλυψη, εντυπωσιακή και άκρως ενδιαφέρουσα, φέρει την υπογραφή διεθνούς επιστημονικής ομάδας, μέλος της οποίας είναι ο έλληνας επιστήμων Στέλιος Καζαντζίδης. «Το Βήμα» μίλησε μαζί του

Θ. ΛΑΪΝΑΣ
Ο Στέλιος Καζαντζίδης είναι μεταδιδακτορικός υπότροφος-ερευνητής στο Ινστιτούτο Kavli Σωματιακής Αστροφυσικής και Κοσμολογίας (KIPAC) του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ
Πριν από καιρό επιστήμονες είχαν αναφέρει την ύπαρξη μικροσκοπικών σκοτεινών γαλαξιών (που περιείχαν ελάχιστα άστρα) γύρω από τον γαλαξία μας αλλά και γύρω από εκείνον της Ανδρομέδας. Κανείς όμως δεν μπορούσε να μιλήσει για τη «φύση» αυτών των γαλαξιών, ούτε και να απαντήσει με βεβαιότητα στο ερώτημα αν επρόκειτο για τοπικό φαινόμενο ή αν τέτοιοι σκοτεινοί γαλαξίες νάνοι (όπως τους ονομάζουν) υπάρχουν και αλλού. Τώρα διεθνής ομάδα που αποτελείται από αστροφυσικούς των ΗΠΑ, του Καναδά και της Ελβετίας κατάφερε να διαλευκάνει τον μηχανισμό μέσω του οποίου σχηματίστηκαν αυτοί οι σκοτεινοί γαλαξίες νάνοι. Επιπλέον η ίδια ερευνητική ομάδα «αποκρυπτογράφησε» και το σχήμα τους, το οποίο είναι σφαιροειδές.
Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι πριν από δέκα δισεκατομμύρια χρόνια οι γαλαξίες αυτοί περιείχαν αρκετή κανονική ύλη, υπό μορφήν αερίου. Οταν πλησίασαν μεγαλύτερους γαλαξίες, όπως ο δικός μας, έγιναν δορυφόροι τους. Οι μεγάλοι γαλαξίες έκλεψαν σχεδόν όλο το διαστρικό αέριο των νάνων, λόγω των παλιρροϊκών δυνάμεων και των δυναμικών πιέσεων αερίου που αναπτύχθηκαν ανάμεσά τους. Με την ισχυρή βαρυτική τους έλξη, οι μεγάλοι γαλαξίες απέσπασαν επίσης τα άστρα των γαλαξιών νάνων. Εχοντας απολέσει το αέριο και τα άστρα τους, οι γαλαξίες αυτοί «σκοτείνιασαν», αφού το μόνο που τους είχε απομείνει σε αφθονία ήταν η σκοτεινή ύλη. Μάλιστα οι ερευνητές εικάζουν ότι όλοι οι φωτεινοί γαλαξίες που υπάρχουν σήμερα πρέπει να περιστοιχίζονται από σκοτεινούς σφαιροειδείς γαλαξίες. Η σκοτεινή ύλη πιστεύεται ότι αντιστοιχεί στο 80% της συνολικής μάζας του Σύμπαντος, αλλά οι επιστήμονες προς το παρόν δεν γνωρίζουν από τι αποτελείται.

- Πόσον καιρό εργαστήκατε σε αυτή την έρευνα;
«Η εργασία που δημοσιεύσαμε απετέλεσε το προϊόν ερευνητικής προσπάθειας που διήρκεσε περίπου ενάμιση χρόνο για να ολοκληρωθεί. Δύο ήταν οι σημαντικότερες δυσκολίες που συναντήσαμε. Πρώτον, η δυσκολία του ερευνητικού προβλήματος και, δεύτερον, το γεγονός ότι οι συγκεκριμένες αριθμητικές προσομοιώσεις, που παρεμπιπτόντως ονομάζονται προσομοιώσεις Ν-σωμάτων, είναι παρά πολύ χρονοβόρες. Σχετικά με το δεύτερο σημείο, θα ήθελα να σας αναφέρω ότι προσομοιώσεις μου από τη μία πλευρά είναι πολύ μεγάλης αριθμητικής ευκρίνειας και από την άλλη είναι υδροδυναμικές, που σημαίνει ότι λαμβάνεται υπόψη το αέριο στους γαλαξίες. Ο συνδυασμός αυτών των δύο στοιχείων αυξάνει τον βαθμό δυσκολίας των πραγματοποιούμενων προσομοιώσεων, αλλά ταυτόχρονα αποδεικνύει αδιαμφισβήτητα ότι είναι ιδιαίτερα ρεαλιστικές».

- Τα αποτελέσματα της έρευνας σας εξέπληξαν ή όταν ξεκινούσατε είχατε κατά νουν τι αναζητείτε και απλά θέλατε να επιβεβαιώσετε με αποδείξεις σκέψεις και εικασίες σας, όπως για παράδειγμα η ύπαρξη γαλαξιών αποτελούμενων αποκλειστικά από σκοτεινή ύλη;
«Τις τελευταίες δύο δεκαετίες το κοσμολογικό μοντέλο Λ-Cold Dark Matter (ΛCDΜ) έχει καθιερωθεί ως η κυρίαρχη σύγχρονη θεωρία που διέπει τη δημιουργία και εξέλιξη των διαφόρων κοσμικών δομών στο Σύμπαν. Το μοντέλο αυτό προβλέπει την ύπαρξη γαλαξιών που αποτελούνται ως επί το πλείστον ή ακόμη και αποκλειστικά από σκοτεινή ύλη. Υπάρχουν όμως και παρατηρησιακά δεδομένα που αποδεικνύουν την ύπαρξη τέτοιων ακραίων γαλαξιακών συστημάτων. Για παράδειγμα, η Τοπική Ομάδα είναι μια μικρή συγκέντρωση γαλαξιών στη γειτονιά μας που αποτελείται από περίπου 40 μέλη και περιλαμβάνει τον γαλαξία μας. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει τους γαλαξίες με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε σκοτεινή ύλη στο Σύμπαν, όπως τους σφαιροειδείς νάνους γαλαξίες, η δημιουργία των οποίων απετέλεσε τον κύριο στόχο της εργασίας μας. Εν κατακλείδι, οι αστροφυσικοί γνωρίζαμε την ύπαρξη αυτών των συστημάτων. Παρ' όλα αυτά, η εργασία μας είναι η μοναδική που κατάφερε να απομονώσει τους φυσικούς μηχανισμούς μέσω των οποίων ένας τυπικός γαλαξίας που περιέχει άστρα και αέριο μετασχηματίζεται σε έναν γαλαξία αποτελούμενο ως επί το πλείστον από σκοτεινή ύλη».

- Σε συνέντευξή σας στο BBC είπατε ότι η αποσαφήνιση όλων εκείνων των σημείων που αφορούν τη σκοτεινή ύλη θα είναι ένα τεράστιο επίτευγμα στην Κοσμολογία. Πιστεύετε ότι η έρευνά σας ρίχνει σημαντικό φως προς αυτή την κατεύθυνση, ή είναι απλά ένα ακόμη βήμα από τα πολλά που πρέπει ακόμη να γίνουν;

Προσομοίωση σε υπολογιστή παρουσιάζει ως λαμπρές συμπυκνώσεις τους νάνους γαλαξίες σκοτεινής ύλης που περιβάλλουν τον δικό μας γαλαξία
«Σύμφωνα με το κυρίαρχο κοσμολογικό μοντέλο, η δυναμική εξέλιξη του Σύμπαντος κυριαρχείται από τη σκοτεινή ύλη. Η τελευταία πιστεύεται ότι αντιστοιχεί σε περισσότερο από το 80% της συνολικής μάζας του Σύμπαντος, αφήνοντας ένα σχετικά μικρό ποσοστό για τη συνήθη ύλη από την οποία αποτελούμαστε και εμείς. Επομένως, η διαλεύκανση της φύσης της σκοτεινής ύλης είναι ένα πολύ ενδιαφέρον ερευνητικό πεδίο που αναμφισβήτητα αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της σύγχρονης Κοσμολογίας. Λόγω τού ότι οι νάνοι σφαιροειδείς γαλαξίες της έρευνάς μας αποτελούνται ως επί το πλείστον από σκοτεινή ύλη, αποτελούν αντικείμενο έρευνας πολλών σημαντικών εργαστηρίων για τη μελέτη της σκοτεινής ύλης. Για παράδειγμα, τα επόμενα χρόνια πολυάριθμα πειράματα θα επιχειρήσουν να ανιχνεύσουν άμεσα τη σκοτεινή ύλη επικεντρώνοντας το ενδιαφέρον στους νάνους σφαιροειδείς γαλαξίες. Η διατύπωση ενός μοντέλου για την ύπαρξη αυτών των γαλαξιών αδιαμφισβήτητα θα είναι πολύ χρήσιμη σε αυτές τις πειραματικές μελέτες. Οπως προανέφερα, η έρευνα ρίχνει σημαντικό φως στην προέλευση των σκοτεινών γαλαξιών και έχει σημαντικές προεκτάσεις για τη διαλεύκανση της φύσης της σκοτεινής ύλης. Παρ' όλα αυτά, πρέπει να γίνουν πάρα πολλά βήματα ακόμη για τη διατύπωση ενός ενοποιημένου μοντέλου για όλους τους νάνους γαλαξίες της Τοπικής Ομάδας. Το μοντέλο που προτείνουμε δεν δίνει απαντήσεις σε όλα τα ερωτήματα».

- Ποια είναι τα σημαντικότερα κοσμολογικά ερωτήματα που μένει να απαντηθούν όσον αφορά τη σκοτεινή ύλη;
«Τις τελευταίες δύο δεκαετίες το κυρίαρχο κοσμολογικό μοντέλο έχει επιτύχει να εξηγήσει μια πληθώρα παρατηρήσεων σε μεγάλες κλίμακες, όμως υπάρχουν αρκετά δυνητικά προβλήματα στις κλίμακες των γαλαξιών. Για παράδειγμα, γνωρίζουμε, με αρκετή ακρίβεια θα έλεγα, το πώς κατανέμεται η σκοτεινή ύλη σε μεγάλες κλίμακες που αντιστοιχούν στα σμήνη των γαλαξιών και στα υπερσμήνη. Παρ' όλα αυτά, το κυρίαρχο κοσμολογικό μοντέλο δέχεται επικρίσεις σε γαλαξιακές κλίμακες. Ενα αξιοσημείωτο παράδειγμα είναι το λεγόμενο πρόβλημα των υποδομών σκοτεινής ύλης, το οποίο αναφέρεται στη μεγάλη διαφορά μεταξύ του αριθμού των δομών σκοτεινής ύλης που προβλέπονται από θεωρητικά μοντέλα και του αριθμού των νάνων δορυφόρων γαλαξιών που παρατηρούνται στην Τοπική Ομάδα των γαλαξιών. Η έρευνά μας επιχειρεί να δώσει λύση σε αυτό το ερώτημα διατυπώνοντας ότι κάποιοι από τους γαλαξίες δεν μπορούν να παρατηρηθούν λόγω της μεγάλης περιεκτικότητάς τους σε σκοτεινή ύλη».

- Ποιοι είναι οι επόμενοι ερευνητικοί στόχοι σας;
«Η κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν τη δημιουργία των διαφόρων κοσμικών δομών στο Σύμπαν αποτελεί θεμελιώδη στόχο της σύγχρονης Αστροφυσικής. Κατά τη διάρκεια των επόμενων ετών θα επιδιώξω να μελετήσω λεπτομερώς τη δημιουργία και εξέλιξη διαφορετικών κοσμικών δομών, από τις κλίμακες των υπερμεγεθών μελανών οπών σε αυτές των γαλαξιών. Ενας από τους βασικούς στόχους αυτής της ερευνητικής προσπάθειας είναι η ανάπτυξη θεωρητικών μοντέλων που θα βοηθήσουν την ερμηνεία παρατηρησιακών δεδομένων από υπάρχουσες και μελλοντικές αστρονομικές αποστολές και όργανα. Ενας δεύτερος σημαντικός στόχος είναι η χρησιμοποίηση αυτών των μοντέλων για την κατασκευή μιας συνολικής εικόνας για τη δημιουργία κοσμικών δομών σε διαφορετικές κλίμακες».
Το ΒΗΜΑ, 25/02/2007 , Σελ.: H02Κωδικός άρθρου: B14999H021ID: 283954