Η σκοτεινή ύλη, ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος, ίσως χρωματίζει διακριτικά το κοσμικό φως με ανεπαίσθητες αποχρώσεις του κόκκινου και του μπλε, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Φωτεινά ίχνη σε ένα αόρατο σύμπαν
Παρότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί πάνω από το 80% της ύλης του σύμπαντος, δεν εκπέμπει, δεν απορροφά ούτε αντανακλά φως, καθιστώντας την αδύνατο να παρατηρηθεί άμεσα. Ωστόσο, επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Γιορκ στη Βρετανία προτείνουν ότι το φως που περνά μέσα από περιοχές πλούσιες σε σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αποκτήσει μια ελαφρά χρωματική απόχρωση – κόκκινη ή μπλε, ανάλογα με το είδος της σκοτεινής ύλης που συναντά.
Η επίδραση αυτή θα είναι εξαιρετικά λεπτή, πολύ πιο αδύναμη από τις δυνατότητες των σημερινών τηλεσκοπίων, αλλά σύμφωνα με τους ερευνητές θα μπορούσε να ανιχνευθεί με την επόμενη γενιά υπερευαίσθητων παρατηρητηρίων.
«Ακόμη και η πιο σκοτεινή ύλη μπορεί να έχει χρώμα»
«Είναι μια αρκετά ασυνήθιστη ερώτηση στον επιστημονικό κόσμο, γιατί οι περισσότεροι ερευνητές θα συμφωνούσαν ότι η σκοτεινή ύλη είναι σκοτεινή», δήλωσε ο Μιχαήλ Μπασκάνωφ από το Πανεπιστήμιο του Γιορκ. «Όμως δείξαμε ότι ακόμη και η πιο σκοτεινή μορφή σκοτεινής ύλης -η πιο “αόρατη” που μπορεί να φανταστεί κανείς- θα μπορούσε να έχει ένα είδος χρωματικής υπογραφής».
Η ομάδα παρομοιάζει την ιδέα με τον κανόνα των «έξι χειραψιών», σύμφωνα με τον οποίο κάθε δύο άνθρωποι στη Γη συνδέονται μέσω το πολύ έξι γνωριμιών. Με παρόμοιο τρόπο, ακόμη κι αν η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά απευθείας με το φως, ίσως το κάνει έμμεσα, μέσω σωματιδίων που «γνωρίζουν» και τα δύο – όπως το μποζόνιο Higgs, το αποκαλούμενο «σωματίδιο του Θεού», που είναι υπεύθυνο για τη μάζα των άλλων σωματιδίων.
Αυτή η έμμεση σύνδεση θα μπορούσε να επιτρέψει στα φωτόνια, τα σωματίδια του φωτός, να σκεδάζονται ελάχιστα πάνω στα σωματίδια σκοτεινής ύλης, αφήνοντας ένα ανεπαίσθητο «δακτυλικό αποτύπωμα» χρώματος ή πόλωσης στο φως.
Η σκέδαση φωτός ως αποτύπωμα σκοτεινής ύλης
Στη μελέτη τους, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physics Letters B, οι ερευνητές πραγματοποίησαν τις πρώτες λεπτομερείς υπολογιστικές εκτιμήσεις για το πόσο έντονα θα μπορούσε να σκεδάζεται το φως από τη σκοτεινή ύλη.
Αν η σκοτεινή ύλη αποτελείται από ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια (WIMPs), τα οποία συνδέονται μέσω της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, τότε το φως που περνά μέσα από μια περιοχή πλούσια σε WIMPs θα χάνει πρώτα τα υψηλής ενέργειας μπλε φωτόνια του, αφήνοντας το μεταδιδόμενο φως ελαφρώς κοκκινωπό. Αντίθετα, αν η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά μόνο μέσω της βαρύτητας, τα φωτόνια θα σκεδάζονται αντίστροφα, προκαλώντας μια μικρή μετατόπιση προς το μπλε.
Σε κάθε περίπτωση, οι αλληλεπιδράσεις αυτές είναι απείρως μικρές αλλά όχι μηδενικές, πράγμα που σημαίνει ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αφήνει ένα ανιχνεύσιμο ίχνος στο φως που διαπερνά πυκνές περιοχές της, όπως τα κέντρα γαλαξιών ή σμηνών γαλαξιών.
Προς μια νέα παρατηρησιακή πύλη στη σκοτεινή ύλη
Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι τα αποτελέσματα αυτά θα μπορούσαν να αλλοιώνουν ελαφρά το φάσμα φωτός από μακρινά αντικείμενα. Για παράδειγμα, η λάμψη ενός γαλαξία θα μπορούσε να φαίνεται απειροελάχιστα πιο κόκκινη ή πιο μπλε, ανάλογα με τον κυρίαρχο τύπο σκοτεινής ύλης ανάμεσα σε αυτόν και τη Γη.
Στην πράξη, τέτοιες διαφορές θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να διακρίνουν ανάμεσα στα μοντέλα σκοτεινής ύλης, εξετάζοντας αν το φως αποκλίνει προς το κόκκινο ή προς το μπλε καθώς διασχίζει σκοτεινές κοσμικές περιοχές.
«Οι επιστήμονες δαπανούν δισεκατομμύρια για να βρουν WIMPs, άξονες ή σκοτεινά φωτόνια», είπε ο Μπασκάνωφ. «Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι μπορούμε να περιορίσουμε πού και πώς πρέπει να κοιτάξουμε στον ουρανό, εξοικονομώντας χρόνο και εστιάζοντας καλύτερα αυτές τις προσπάθειες».
Η ανίχνευση τόσο μικροσκοπικών μετατοπίσεων θα απαιτήσει υπερακριβή τηλεσκόπια και σχολαστική ανάλυση φωτός που έχει ταξιδέψει δισεκατομμύρια έτη φωτός μέσα στο διάστημα. Μελλοντικά παρατηρητήρια όπως το European Extremely Large Telescope και το διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA θα μπορούσαν κάποια μέρα να δοκιμάσουν αυτές τις προβλέψεις.
Αν επιβεβαιωθούν, τα ευρήματα θα άνοιγαν ένα εντελώς νέο παράθυρο παρατήρησης στη σκοτεινή ύλη, φέρνοντας τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά στην αποκρυπτογράφηση ενός από τα μεγαλύτερα κοσμολογικά μυστήρια όλων των εποχών.
