Αλληλεπιδρά ή όχι, η σκοτεινή ύλη με τον εαυτό της;

Εικόνα του γαλαξιακού σμήνους Abell 3827 από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble

Ο ιστότοπος του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble δημοσίευσε ένα άρθρο με τίτλο «Dark matter even darker than once thought, Hubble explores the dark side of cosmic collisions», σύμφωνα με το οποίο η σκοτεινή ύλη φαίνεται να αλληλεπιδρά με τον εαυτό της πολύ λιγότερο απ’ ότι θεωρείτο μέχρι σήμερα (προσοχή, να αλληλεπιδρά όχι βαρυτικά, αλλά με άλλου είδους ή άγνωστες μέχρι τώρα αλληλεπιδράσεις).

Το εκλαϊκευμένο αυτό άρθρο (μια εκδοχή του οποίου μπορείτε να δείτε και εδώ: «Η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά ούτε με τον εαυτό της;»), βασίζεται στην εργασία των Harvey et al που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Science» [The nongravitational interactions of dark matter in colliding galaxy clusters], όπου δίνεται ένα πάνω όριο στην ενεργό διατομή για την αυτο-αλληλεπίδραση της σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα λοιπόν με την εκλαϊκευμένη εκδοχή αυτής της εργασίας η αλληλεπίδραση της σκοτεινής ύλης με τον εαυτό της είναι ελάχιστη, ίσως και ανύπαρκτη.

Χτες όμως στον ιστότοπο του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) εμφανίστηκε νέο άρθρο με τίτλο «First Signs of Self-interacting Dark Matter? Dark matter may not be completely dark after all».
Το νέο δημοσίευμα ανατρέπει κατά κάποιο τρόπο το προηγούμενο. Ισχυρίζεται πως για πρώτη φορά βρέθηκαν ενδείξεις ότι η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά με τον εαυτό της και με διαφορετικό τρόπο, εκτός από τη δύναμη της βαρύτητας.



Οι ερευνητές Massey et al μελέτησαν έμμεσα τη συμπεριφορά της σκοτεινής ύλης παρακολουθώντας την ταυτόχρονη σύγκρουση 4 γαλαξιών στο σμήνος γαλαξιών Abell 3827, σε απόσταση 1,3 δισεκατομμυρίων ετών από τη Γη.

Το εκλαϊκευμένο άρθρο βασίζεται στην εργασία των Massey et al «The behaviour of dark matter associated with 4 bright cluster galaxies in the 10kpc core of Abell 3827», δημοσιεύεται στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, όπου δίνεται μια προσέγγιση-εκτίμηση (και όχι άνω όριο) για την ενεργό διατομή αυτο-αλληλεπίδρασης της σκοτεινής ύλης.

Παίρνοντας υπόψη το γεγονός ότι η προσέγγιση-εκτίμηση που δίνει η νέα εργασία είναι σαφώς μικρότερη από το άνω όριο που έδινε η παλαιότερη θα λέγαμε ότι οι αστρονόμοι … φάσκουν και αντιφάσκουν σχετικά με το αν αλληλεπιδρά η σκοτεινή ύλη με το εαυτό της ή όχι (εννοείται μη-βαρυτικά).

Τι συμβαίνει τελικά;

Η διαφορά μεταξύ των δυο εργασιών έγκειται στο γεγονός ότι η πρώτη – αυτή που στην εκλαϊκευμένη εκδοχή της συμπέραινε πολύ μικρή αυτο-αλληλεπίδραση σκοτεινής ύλης – μελετά τις συγκρούσεις μεταξύ γαλαξιακών σμηνών, ενώ η δεύτερη αντλεί τα συμπεράσματά της από συγκρούσεις μεμονωμένων γαλαξιών, και όχι σμηνών.

Η διάρκεια συγκρούσεων μεταξύ μεμονωμένων γαλαξιών θα μπορούσε να διαρκεί περισσότερο σε σχέση με τις συγκρούσεις σμηνών – επιτρέποντας τα φαινόμενα, ακόμη κι από μια ελάχιστη δύναμη τριβής, να αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου και να δημιουργούν μετρήσιμα αποτελέσματα. Σύμφωνα με τον Richard Massey τα αποτελέσματα των δύο εργασιών μπορούν να συνδυαστούν δίνοντας ένα συγκεκριμένο εύρος στην ενεργό διατομή αυτο-αλληλεπίδρασης της σκοτεινής ύλης.

Έχουμε λοιπόν για πρώτη φορά ενδείξεις πως η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά με το εαυτό της διαμέσου μιας άλλης δύναμης, πέρα από τη βαρύτητα;

Δεν το ξέρω. Το μόνο σίγουρο είναι ότι τα αποτελέσματα αυτά πρέπει οπωσδήποτε να επαληθευθούν και από άλλα ανεξάρτητα πειράματα.

Πηγή