15. Σκοτεινή Πλευρά του Σύμπαντος, 4/2/2012

(VideoLink1) (VL2) (VL3) (VL4) 
Παρουσίαση: Σπύρος Γεωργαράς. Συνομιλεί με τους

Albert Bosma, καθ. Αστρονομίας Πανεπ. Μασαλίας και
Λία Αθανασούλα, καθ. Αστρονομίας Πανεπ. Μασαλίας

Στο σχολείο μάθαμε ότι τα άτομα των 94 χημικών στοιχείων του περιοδικού πίνακα που υπάρχουν στη φύση συνδυάζονται μεταξύ τους και συνθέτουν όλες τις μορφές της ύλης, από την πιο απλή ως την πιο σύνθετη που υπάρχει γύρω μας. Αυτά τα 94 χημικά στοιχεία αποτελούν τα δομικά υλικά ολόκληρου του Σύμπαντος. Αυτό όμως δεν είναι σωστό! Σήμερα η επιστήμη έχει ανακαλύψει ότι λιγότερο από το 4% του συνολικού περιεχομένου του Σύμπαντος αποτελεί την συνηθισμένη ύλη που γίνεται από τα γνωστά χημικά στοιχεία. Το υπόλοιπο αποτελείται κατά 26% από τη λεγόμενη σκοτεινή ύλη και κατά 70% από την λεγόμενη σκοτεινή ενέργεια. 

Η πρώτη ένδειξη ύπαρξης σκοτεινής ύλης πρόκυψε στην δεκαετία του ’30 όταν ο Ελβετός αστρονόμος Φριτς Σβίκι μέτρησε πολύ μεγάλες ταχύτητες περιφοράς σε σμήνη γαλαξιών. Τα σμήνη αυτά θα έπρεπε να είχαν προ πολλού διαλυθεί με αυτές τις ταχύτητες και επομένως πρέπει να υπήρχε μια ισχυρή βαρυτική αρπάγη από ύλη – που δεν φαινόταν – η οποία να εξασφάλιζε τη συνοχή των γαλαξιακών σμηνών. Η εργασία αυτή ήταν πολύ πρωτοποριακή και αγνοήθηκε για 40 περίπου χρόνια μέχρι που η Αμερικανίδα αστρονόμος Βέρα Ρούμπιν ανακάλυψε να συμβαίνει το ίδιο μέσα σε κάθε γαλαξία. Τα άστρα ενός γαλαξία περιστρέφονται με πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες από τις αναμενόμενες και επομένως για να διατηρείται η βαρυτική συνοχή του γαλαξία πρέπει να δρα κάποια μάζα που δεν είναι ορατή με τα τηλεσκόπια. Έτσι προέκυψε η έννοια της σκοτεινής ύλης και σήμερα θεωρούμε ότι κάθε γαλαξίας ή σμήνος γαλαξιών βρίσκεται εμβαπτισμένο σε μια εκτεταμένη συγκέντρωση σκοτεινής ύλης η οποία δεν εκπέμπει και ούτε ανακλά κανενός είδους ακτινοβολία και επομένως είναι αόρατη. Μπορούμε να την αντιληφθούμε μόνο από τις βαρυτικές της αλληλεπιδράσεις. Η σύγχρονη άποψη είναι ότι η σκοτεινή ύλη έπαιξε και παίζει καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη του Σύμπαντος. Από τη μελέτη της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου ( ένα εξαιρετικά πολύτιμο υπόλειμμα ακτινοβολίας από την εποχή κοντά στη Μεγάλη Έκρηξη) προκύπτει ότι οι γαλαξίες δημιουργήθηκαν εξαιρετικά νωρίς, μόλις 1δισεκατομμύριο χρόνια μετά την Μεγάλη Εκρηξη, μειώνοντας έτσι τον απαραίτητο χρόνο για την δημιουργία άστρων, πλανητών και τελικά της ζωής. Η σκοτεινή ύλη που δημιουργήθηκε στην Μεγάλη Έκρηξη παρείχε τον αναγκαίο βαρυτικό ιστό και έτσι υποβοήθησε τη συνηθισμένη ύλη να «κολλήσει» πάνω της και να δημιουργήσει  γαλαξίες και κατά συνέπεια και  άστρα και πλανήτες και εντέλει ζωή. Το μεγάλο στοίχημα για τη σημερινή φυσική είναι η ανακάλυψη του σωματιδίου από το οποίο αποτελείται η σκοτεινή ύλη. Το εξωτικό αυτό σωματίδιο πρέπει να υπάρχει  σε τεράστιους πληθυσμούς μέσα στο Σύμπαν, αλλά  λόγω των παράδοξων ιδιοτήτων του, δεν έχουμε μέχρι σήμερα κατορθώσει να το ανιχνεύσουμε.