Η συνηθισμένη ύλη αποτελεί τα αστέρια, τους πλανήτες, τους ανθρώπους και όλα τα άλλα που μπορούμε να δούμε. Αλλά αντιπροσωπεύει μόνο περίπου το 15% της συνολικής ύλης στον κόσμο. Το υπόλοιπο είναι σκοτεινή ύλη, η οποία δεν εκπέμπει ούτε αντανακλά φως, καθιστώντας την αόρατη στο ανθρώπινο μάτι και στα τηλεσκόπια.

Οι αστρονόμοι συμπεραίνουν την ύπαρξή της με βάση τις βαρυτικές επιδράσεις που ασκεί σε μεγάλη κλίμακα, όπως η ταχύτητα περιστροφής των γαλαξιών, ο τρόπος με τον οποίο συγκρατούνται τα σμήνη γαλαξιών και ο τρόπος με τον οποίο το φως από μακρινά αντικείμενα κάμπτεται καθώς διέρχεται από τεράστιες κοσμικές δομές.

Ο νέος χάρτης της κατανομής της σκοτεινής ύλης βασίστηκε σε αυτό το φαινόμενο της κάμψης του φωτός – που προκαλεί λεπτές παραμορφώσεις στο σχήμα περίπου 250.000 μακρινών γαλαξιών, όπως παρατηρήθηκε από το Webb – χάρη στις βαρυτικές επιδράσεις της ύλης κατά μήκος της οπτικής γραμμής.

Ένας προηγούμενος χάρτης της σκοτεινής ύλης βασίστηκε σε παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. Ο νέος χάρτης, χάρη στις μεγαλύτερες δυνατότητες του Webb, προσφέρει διπλάσια ανάλυση σε σχέση με τον προηγούμενο χάρτη, καλύπτει περισσότερα μέρη του σύμπαντος και κοιτάζει πιο πίσω στο χρόνο – ουσιαστικά κοιτάζει περίπου 8 έως 10 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, μια κρίσιμη περίοδο για τη δημιουργία των γαλαξιών.

«Αυτό μας επιτρέπει να διακρίνουμε λεπτότερες δομές σκοτεινής ύλης, να ανιχνεύουμε συγκεντρώσεις μάζας που προηγουμένως ήταν αόρατες και να επεκτείνουμε τη χαρτογράφηση της σκοτεινής ύλης σε παλαιότερες εποχές του σύμπαντος», δήλωσε η κοσμολόγος Νταϊάνα Σκοναμίλιο του Jet Propulsion Laboratory της NASA στην Καλιφόρνια, κύρια συγγραφέας της έρευνας που δημοσιεύθηκε τη Δευτέρα (26/01) στο περιοδικό Nature Astronomy.

Ο χάρτης αποκαλύπτει με πρωτοφανή σαφήνεια νέες λεπτομέρειες της μακροδομής του σύμπαντος που ονομάζεται κοσμικός ιστός – συστάδες γαλαξιών, τεράστια νημάτια κατασκευασμένα από σκοτεινή ύλη κατά μήκος των οποίων κατανέμονται γαλαξίες και αέρια, καθώς και περιοχές με μικρότερη πυκνότητα μάζας.

Το Webb, ένα υπέρυθρο τηλεσκόπιο με περίπου έξι φορές μεγαλύτερη ικανότητα συλλογής φωτός από το Hubble, εκτοξεύθηκε το 2021 και τέθηκε σε λειτουργία το 2022.

«Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι σαν να φοράμε ένα νέο ζευγάρι γυαλιά για το σύμπαν», είπε η Σκοναμίλιο. «Βλέπει πιο αμυδρούς και πιο απομακρυσμένους γαλαξίες με πολύ πιο ευκρινείς λεπτομέρειες από ποτέ. Αυτό μας δίνει ουσιαστικά ένα πολύ πιο πυκνό πλέγμα γαλαξιών στο παρασκήνιο με το οποίο μπορούμε να εργαστούμε, που είναι ακριβώς αυτό που θέλουμε για αυτού του είδους τη μελέτη. Περισσότεροι γαλαξίες και πιο ευκρινείς εικόνες μεταφράζονται άμεσα σε έναν πιο ευκρινή χάρτη της σκοτεινής ύλης».

Ο χάρτης, σύμφωνα με το Reuters καλύπτει ένα τμήμα του ουρανού που ονομάζεται Cosmic Evolution Survey (COSMOS) και βρίσκεται στην κατεύθυνση του αστερισμού Εξάντα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο χάρτης θα διευκολύνει με πολλούς τρόπους τις μελλοντικές έρευνες του σύμπαντος.

«Για παράδειγμα, ένα σημαντικό ερώτημα στην αστροφυσική είναι πώς οι γαλαξίες μεγαλώνουν και εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου – πώς το σύμπαν μετατράπηκε από μια σχεδόν τέλεια ομοιογενής σούπα στην εντυπωσιακή ποικιλία γαλαξιών που βλέπουμε σήμερα», δήλωσε η κοσμολόγος και συν-συγγραφέας της μελέτης Ζακλίν ΜακΚλίρι από το Northeastern University στη Βοστώνη.

«Τα στέμματα σκοτεινής ύλης – αυτοβαρυτικά «σύννεφα» σκοτεινής ύλης – είναι ο τόπος σχηματισμού των γαλαξιών, οι «βρεφονηπιακοί σταθμοί» των γαλαξιών, αν θέλετε. Επομένως, το να γνωρίζουμε πού βρίσκεται η σκοτεινή ύλη, πόση είναι και να τη συνδέουμε με τον πληθυσμό των γαλαξιών μέσα στην κατανομή της σκοτεινής ύλης, θέτει μια σημαντική οριακή συνθήκη στα μοντέλα σχηματισμού και εξέλιξης των γαλαξιών», δήλωσε η ΜακΚλίρι.

Η μέθοδος που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές, η οποία περιλαμβάνει την κάμψη του φωτός, αποκάλυψε την κατανομή της σκοτεινής και της συνηθισμένης ύλης.

Οι ερευνητές δήλωσαν ότι οι παρατηρήσεις τους συνάδουν με το κορυφαίο κοσμολογικό μοντέλο – το οποίο ονομάζεται Lambda-CDM, ή ψυχρή σκοτεινή ύλη – που εξηγεί την αρχή του σύμπαντος με το Μπιγκ Μπανγκ και την επακόλουθη εξέλιξη και δομή του. Το μοντέλο βλέπει ένα σύμπαν που κυριαρχείται από τη σκοτεινή ύλη και την αόρατη κοσμική δύναμη που ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια, η οποία είναι υπεύθυνη για την επιταχυνόμενη επέκτασή του.

«Σε αυτό το πλαίσιο, η σκοτεινή ύλη παρέχει τη βαρυτική βάση πάνω στην οποία σχηματίζονται γαλαξίες, ομάδες και σμήνη, δημιουργώντας το κοσμικό δίκτυο μεγάλης κλίμακας. Ο χάρτης μας παρέχει μια πολύ πιο ευκρινή εικόνα αυτής της δομής σκοτεινής ύλης», δήλωσε η Σκοναμίλιο.