Μήπως η σκοτεινή ύλη βοήθησε στην εξόντωση των δεινοσαύρων;

Καλλιτεχνική απόδοση κομήτη με κατεύθυνση τη Γη.
(Ευγενική παραχώρηση: iStock / PaulPaladin)

Θεωρητικοί φυσικοί στις ΗΠΑ συνδέουν την εξαφάνιση των δεινοσαύρων με την σκοτεινή ύλης. Η Lisa Randall και ο Matthew Reece του πανεπιστημίου του Χάρβαρντ πιστεύουν ότι ένα μέρος αυτής της μυστηριώδους αόρατης ύλης - που αποτελεί το 85% όλης της ύλης στο σύμπαν - θα μπορούσε να είχε επηρεάσει το ρυθμό με τον οποίο οι κομήτες κτυπούσαν τον πλανήτη μας. Ένας κομήτης που συνετρίβη στη Γη περίπου 66 εκατομμύρια χρόνια πριν, είναι ένας πιθανός λόγος για τον οποίο αυτά τα γιγάντια πλάσματα να πέθαναν.

Οι κομήτες έπεφταν στη Γη σε όλη την ιστορία της, δημιουργώντας τεράστιους κρατήρες και ενδεχομένως, προκαλώντας μαζικές εξαφανίσεις, όπως αυτή που έπληξε τους δεινοσαύρους. Πολλοί από αυτούς τους κομήτες έρχονται από το Νεφέλωμα του Oort, το οποίο είναι ένα τεράστιο φωτοστέφανο από μικρά παγωμένα αντικείμενα που περιβάλλουν τον Ήλιο, σε μια απόσταση περίπου ενός έτους φωτός. Αλλά υπάρχουν ενδείξεις ότι η συχνή πτώση κομητών κυμαίνεται σε ένα χρονικό διάστημα από περίπου 35 εκατομμύρια χρόνια.

Αν και αυτή η διακύμανση δεν είναι βέβαιη, θα μπορούσε να υπάρχει κάτι σε αυτό το χρονικό διάστημα που επηρεάζει το ρυθμό με τον οποίο οι κομήτες από το νέφος του Oort έφυγαν προς τη Γη. Δύο πιθανές εξηγήσεις έχουν προταθεί μέχρι σήμερα. Η μία - ονομάστηκε η "Υπόθεση Νέμεση" - που περιλαμβάνει τη βαρυτική έλξη από ένα -ακόμη- άγνωστο αστέρι κοντά στον ήλιο. Η άλλη αφορά τη μεταβαλλόμενη έλξη από τον γαλαξία μας.

Λάθος είδος σκοτεινής ύλης

Στη νέα μελέτη τους, οι Randall και Reece έχουν επικεντρωθεί σε αυτή τη δεύτερη υπόθεση και διόρθωσαν μερικές από τις γνωστές αδυναμίες της. Ένα μειονέκτημα είναι ότι η κλίση της πυκνότητας της κανονικής ύλης στο γαλαξιακό δίσκο είναι πολύ μικρή για να έχει αισθητά αποτελέσματα για το Νέφος του Oort. Καθώς η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 85% όλης της ύλης στο σύμπαν, θα μπορούσε κανείς να σκεφτεί ένα δίσκο γεμάτο με σκοτεινή ύλη που θα μπορούσε να επιλύσει το πρόβλημα. Δυστυχώς, τόσο η θεωρία όσο και οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι η σκοτεινή ύλη σχηματίζει ένα σχεδόν σφαιρικό φωτοστέφανο γύρω από γαλαξίες, όπως το Γαλαξίας μας, αντί να συγκεντρώνεται στο δίσκο του.

Το πρόβλημα για όποιον δηλώνει ότι η σκοτεινή ύλη επηρέασε το ρυθμό με τον οποίο οι κομήτες έπληξαν τη Γη είναι ότι οι πιο πιθανοί υποψήφιοι για την σκοτεινή ύλη - γνωστή ως ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια με μάζα - αλληλεπιδρούν μόνο μέσω της βαρύτητας και της ασθενούς δύναμης. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις δεν είναι αρκετά ισχυρές για να σχηματίσουν ένα δίσκο, που κανονικά απαιτεί ισχυρές ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων, μορίων, σκόνης και άλλες συμβατικές μορφές της ύλης.

Ωστόσο, πέρυσι οι Randall και Reece - μαζί με τους JiJi Fan και Andrey Katz - προτείνουν ένα διαφορετικό είδος της σκοτεινής ύλης που ονομάζεται μερική αλληλεπίδραση σκοτεινής ύλης (PIDM). Τέτοια σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων-όπως η αλληλεπίδραση, με τη συμμετοχή ίσως την εκπομπή "σκοτεινών φωτονίων". Οι τέσσερις φυσικοί υποστήριζαν ότι ένα μικρό κλάσμα της σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να είναι PIDM χωρίς να επηρεάζουν πολύ την γνωστή κατανομή της σκοτεινής ύλης των γαλαξιών. Επιπλέον, ισχυρίστηκαν ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων PIDM θα μπορούσαν να είναι αρκετά ισχυρές ώστε να σχηματίσουν ένα σκοτεινό γαλαξιακό δίσκο που επισκιάζει το ορατό δίσκο.

Η αλληλεπίδραση της σκοτεινής ύλης

Υπολογίζοντας τις επιπτώσεις που ένας τέτοιος σκοτεινός δίσκος θα μπορούσε να έχει για τα σχήματα των γαλαξιών και πώς οι γαλαξίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, ο Randall και οι συνεργάτες του εκτιμούν ότι το 5% ή λιγότερο του συνόλου της σκοτεινής ύλης σε έναν γαλαξία θα μπορούσε να είναι PIDM - περίπου στα ίδια επίπεδα με το ποσό της συμβατικής ύλης στο Γαλαξία μας. Καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι το σενάριο του σκοτεινού δίσκου για ένα κομήτη είναι περίπου τρεις φορές πιο πιθανό ότι ένα απλό σταθερό ρυθμό εσοχές, τις οποίες χαρακτηρίζουν ως «ήπιο προτίμησης». Η μελέτη δείχνει ότι η επιφανειακή πυκνότητα της σκοτεινής δίσκου του Γαλαξία μας είναι περίπου 10 ηλιακές μάζες ανά τετραγωνικό parsec και έχει πάχος περίπου 10 parsecs. Συγκριτικά, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι η πυκνότητα της κανονικής ύλης στον δίσκο του Γαλαξία μας είναι περίπου επτά ηλιακές μάζες ανά τετραγωνικό parsec.

Οι Randall και Reece επισημαίνουν ότι ο σκοτεινός δίσκος τους είναι αρκετά μεγάλος ώστε θα πρέπει να είναι ανιχνεύσιμος από τη Γαία, τη διαστημική αποστολή του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, ο οποίος μελετά τον Γαλαξία μας με μεγάλη λεπτομέρεια.

Πηγή, physicsworld

Απόδοση, Δ. Γιάκας