Δομές μεγάλης κλίμακας – Σκοτεινή ύλη
Τείχη, νήματα, κενά
Το σύμπαν είναι ισότροπο και ομογενές, επιτρέπει ωστόσο κατά την εξέλιξή του την ύπαρξη κάποιων τοπικών ανισοτροπιών, στις οποίες οφείλεται η δημιουργία συγκεκριμένων δομών.
Με τον όρο δομές μεγάλης κλίμακας, εννοούμε το πώς ακριβώς κατανέμονται στον χώρο οι γαλαξίες, οι ομάδες, τα γαλαξιακά σμήνη και υπερσμήνη σε κοσμολογικές κλίμακες.
Η οργάνωση της δομής, φαίνεται να ακολουθεί ένα ιεραρχικό μοντέλο.
Οι αστέρες σχηματίζουν γαλαξίες, οι οποίοι σχηματίζουν ομάδες, σμήνη, υπερσμήνη καθώς και ακόμη μεγαλύτερες δομές που ονομάζονται νήματα, συμπλέγματα, τείχη ή φύλλα.
Οι μεγαλύτερες δομές μπορεί να εκτείνονται σε μήκος και πλάτος από μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός έως 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός και σε πάχος που δεν υπερβαίνει τα 10-20 εκατ. έτη φωτός καλύπτοντας περισσότερο από το 5% του παρατηρήσιμου σύμπαντος.
Οι γαλαξιακές αυτές δομές, διαχωρίζονται με τεράστια κενά, όπου μπορεί να βρίσκονται ελάχιστοι γαλαξίες. Δημιουργείται έτσι ένα αχανές «δίκτυο» νηματοειδών δομών από γαλαξίες, γαλαξιακά σμήνη και γαλαξιακά υπερσμήνη. Όλες αυτες οι δομές συνδέονται μεταξύ τους με έναν τεράστιο, σχεδόν αόρατο ιστό, μιας μυστηριώδους κοσμικής “αράχνης”, που αναφέρεται ως “κοσμικός ιστός“. Ο κοσμικός ιστός είναι ένα γιγάντιο δίκτυο αερίων, κυρίως υδρογόνου .
Δομές μεγάλης κλίμακας που έχουν ανακαλυφθεί
Ενδεικτικά αναφέρουμε κάποιες από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις δομών μεγάλης κλίμακας.
* Οι μεγάλες ομάδες κβαζαρς LQGs (large Quasar groupς) είναι δομές μεγάλης κλίμακας και πιστεύεται ότι είναι πρόδρομοι των φύλλων, των τειχών και των νημάτων των γαλαξιών, όπως:
το “Webster LQG“, ομάδα από 5 κβαζαρς, αποτελεί την πρώτη ανακάλυψη δομής μεγάλης κλίμακας, ανακαλύφθηκε το 1983.
το “Clowes–Campusano LQG”,
το “U1.11 LQG”,
το “Huge LQG..
* Δομές “Γαλαξιακά Μεγάλα τείχη” και “Γαλαξιακά νήματα”, είναι σχετικά λεπτές «νηματοειδείς» κατανομές γαλαξιών, γαλαξιακών σμηνών και υπερσμηνών όπως:
το “Μεγάλο Τείχος”,
το “Μεγάλο Τείχος Sloan“,
το “Μεγάλο Τείχος Hercules–Corona Borealis“(Ηρακλή-Βορείου Στεφάνου),
το σύμπλεγμα υπερσμήνος “Ιχθύος – Κήτους“,
στο οποίο εδρεύει ο Γαλαξίας μας
το “Τεράστιο Δαχτυλίδι GRB“…..
* Δομές “Μεγάλα Κενά” είναι περιοχές με ελάχιστους γαλαξίες όπως:
το “Γιγαντιαίο Κενό“,
ένα πιθανό “Υπερκενό”, που ανιχνεύτηκε το 2007 στον αστερισμό Ηριδανό. Συμπίπτει με το “Ψυχρό σημείο της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου“, μια ψυχρή περιοχή στο μικροκυματικό φάσμα, η οποία δεν θα έπρεπε να υπάρχει σύμφωνα με το επικρατέστερο κοσμολογικό μοντέλο.
Σε πρόσφατες μελέτες το σύμπαν παρουσιάζεται ως ένα σύνολο σχεδόν σφαιρικών κενών, τα οποία διαχωρίζονται από στρώματα και νήματα γαλαξιών, με τα υπερσμήνη να εμφανίζονται ως σχετικά πυκνά στίγματα.
Αυτό το σύνολο είναι καθαρά ορατό στην χαρτογράφηση 2dF Galaxy Redshift Survey.
Δομές μεγάλης κλίμακας και σκοτεινή ύλη
Αυτό, που είναι εξαιρετικά ενδιαφέρον, είναι ότι οι δομές μεγάλης κλίμακας είναι άρρηκτα συνδεδεμένες με την σκοτεινή ύλη.
Η σκοτεινή ύλη, είναι μία άγνωστη μορφή ύλης που υπάρχει παντού, αλλά είναι αόρατη διότι δεν αλληλεπιδρά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και κατά συνέπεια δεν μπορεί να ανιχνευθεί με την βοήθεια τηλεσκοπίων.
Γίνεται αντιληπτή παρατηρώντας την επιρροή της, λόγω της βαρύτητά της, στην ορατή ύλη (βαριονική ύλη).
Οι τεράστιες αυτές δομές γαλαξιών, ξεκίνησαν ως μικρές διακυμάνσεις στην πυκνότητα της ύλης του αρχέγονου Σύμπαντος. Οι διακυμάνσεις αυτές αποτέλεσαν τις κοσμικές «φύτρες» απ’ τις οποίες «αναδύθηκαν» οι πρωταρχικές δομές. Καθώς, δηλαδή, το Σύμπαν συνέχισε να διαστέλλεται, οι διακυμάνσεις αυτές αυξήθηκαν σταδιακά με την επίδραση της βαρύτητας, δημιουργώντας περιοχές με ακόμη μεγαλύτερη πυκνότητα, οι οποίες εντέλει «κατέρρευσαν» βαρυτικά, σχηματίζοντας τα πρώτα άστρα και τους πρώτους μικρούς γαλαξίες. Εκεί, όπου η βαρυτική έλξη υπερίσχυε της κοσμικής διαστολής, οι γαλαξίες συγχωνεύονταν σε όλο και μεγαλύτερους και σχημάτιζαν γαλαξιακά σμήνη.
* Γιατί, όμως, οι επιστήμονες θεωρούν τόσο «απαραίτητη» την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης στον σχηματισμό αυτών των δομών;
Στα αρχικά στάδια της συμπαντικής εξέλιξης, λόγω των τεράστιων θερμοκρασιών και πυκνοτήτων, τα σωματίδια της βαριονικής ύλης συγκρούονταν διαρκώς μεταξύ τους, αλλά και με τα φωτόνια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, εμποδίζοντάς τα να διασχίσουν ελεύθερα το Διάστημα (δηλαδή η ύλη ήταν συζευγμένη με τα φωτόνια).
Οι αρχικές διακυμάνσεις στην πυκνότητα της βαριονικής ύλης οδηγούσαν σε βαρυτική κατάρρευση, όμως η πίεση της ακτινοβολίας των φωτονίων αντιστέκονταν σ’ αυτήν την βαρυτική κατάρρευση. Έτσι οι περιοχές αυτές δεν μπορούσαν να διευρυνθούν περεταίρω και να σχηματίσουν μεγαλύτερες δομές, για όσο χρονικό διάστημα η ύλη παρέμενε συζευγμένη με τα φωτόνια.
Η σκοτεινή ύλη αντίθετα, που δεν αλληλεπιδρά με την ακτινοβολία, κατέρρευσε βαρυτικά σχηματίζοντας τις πρωταρχικές συσσωματώσεις ύλης. Δημιούργησε έναν αόρατο «ιστό αράχνης», που παγίδευσε με την βαρυτική του έλξη την ορατή ύλη, απ’ την οποία σχηματίστηκαν τα πρώτα άστρα και οι πρώτοι μικροί γαλαξίες.
Με άλλα λόγια, χωρίς την σκοτεινή ύλη, ο σχηματισμός των δομών στο Σύμπαν θα είχε καθυστερήσει αρκετά και το Σύμπαν θα ήταν διαφορετικό απ’ αυτό που παρατηρούμε.
Πηγές:
https://el.m.wikipedia.org/…/%CE%A0%CE%B1%CF%81%CE%B1…
(Δομή μεγάλης κλίμακας)
https://www.eef.edu.gr/…/domes-megalis-klimakas-kai…/
- Στο παρακάτω πολύ εντυπωσιακό video , βλέπουμε την εξέλιξη του Σύμπαντος από τις πρώτες στιγμές της ύπαρξής του, τον σχηματισμό των γαλαξιών από το πρωταρχικό νέφος σωματιδίων και ακτινοβολίας, καθώς και τον σχηματισμό ομάδων γαλαξιών, σμηνών και υπερσμηνών. Παρακολουθούμε τον σχηματισμό των δομών μεγάλης κλίμακας και τον κοσμικό ιστό σε μια χρονική περίοδο 13.7 δισεκατομμύρια χρόνια, όση και η ηλικία του σύμπαντος μέχρι σήμερα.
https://www.youtube.com/watch?v=xfgDoExbu_Q
- Μια πολύ ενδιαφέρουσα προσομοίωση, η Προσομοίωση της Χιλιετίας (το Millennium Run , ή Millennium Simulation) , είναι μια προσομοίωση N-σωμάτων σε υπολογιστή που χρησιμοποιήθηκε για να διερευνήσει πώς εξελίχθηκε η κατανομή της ύλης στο σύμπαν με την πάροδο του χρόνου.
https://m.youtube.com/watch?v=UC5pDPY5Nz4&feature=youtu.be
Σχετικές αναρτήσεις:
