Σε προηγούμενο άρθρο αναφερθήκαμε στον πλησιέστερο σε εμάς γιγάντιο σπειροειδή γαλαξία, η μελέτη του οποίου συνέβαλε καθοριστικά στην διαπίστωση ότι υπάρχουν και άλλοι γαλαξίες εκτός από τον δικό μας. Η μελέτη του ίδιου αυτού γαλαξία, όμως, έδωσε στην επιστημονική κοινότητα και ορισμένες από τις πρώτες αποδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, μίας άγνωστης μορφής ύλης που υπάρχει παντού και όμως είναι αόρατη. Η συμβολή της Αμερικανίδας αστρονόμου Vera Rubin (1928–2016) στην καθιέρωση της σκοτεινής ύλης ως αναπόσπαστου «συστατικού» των γαλαξιών του Σύμπαντος ήταν καθοριστική.

Ο πρώτος γαλαξίας που μελέτησε η Rubin ήταν αυτός της Ανδρομέδας, στην διάρκεια της δεκαετίας του ‘70. Την εποχή εκείνη, οι περισσότεροι αστρονόμοι θεωρούσαν ότι το μεγαλύτερο ποσοστό της μάζας ενός γαλαξία είναι συγκεντρωμένο στην ευρύτερη περιοχή που περιβάλλει τον πυρήνα του, όπου παρατηρείται και η μεγαλύτερη συσσώρευση άστρων και αερίων, εκεί δηλαδή όπου η πυκνότητα της ύλης και κατά συνέπεια η βαρυτική έλξη είναι ισχυρότερη. Εάν, όμως, ίσχυε αυτό, τότε, σε αντιστοιχία με τους πλανήτες που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο, τα άστρα που βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις από τους γαλαξιακούς πυρήνες θα έπρεπε να περιφέρονται με πολύ μικρές ταχύτητες γύρω τους. Οι μετρήσεις της Rubin, όμως, έδειξαν ακριβώς το αντίθετο: αντί οι ταχύτητες περιφοράς των άστρων να μειώνονται, παρέμεναν σταθερά υψηλές σε μεγάλες αποστάσεις από το γαλαξιακό κέντρο. Με άλλα λόγια, έδειξαν ότι τα άστρα στις παρυφές των γαλαξιών διαγράφουν τροχιές με πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες από αυτές που θα «έπρεπε» να έχουν, εάν η ορατή γαλαξιακή ύλη αντιστοιχούσε επακριβώς και στη συνολική τους μάζα. Σε αντίθεση, δηλαδή, με τις ταχύτητες των πλανητών στο Ηλιακό μας σύστημα, οι οποίες μειώνονται με την απόσταση από τον Ήλιο, τα άστρα αυτά κινούνται με τόσο μεγάλες ταχύτητες, που κανονικά θα έπρεπε να είχαν εκτιναχτεί στο Διάστημα.

Δεδομένου ότι η φωτεινή ύλη των γαλαξιών δεν επαρκεί ώστε να συγκρατήσει με την βαρυτική της έλξη τα άστρα αυτά στις τροχιές τους, η Rubin κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι γαλαξίες εμπεριέχουν περισσότερη ύλη απ’ αυτήν που μπορούμε να δούμε. Κάθε γαλαξίας, δηλαδή, πρέπει να περιβάλλεται από ένα αχανές νέφος αόρατης, σκοτεινής ύλης, που αντιστοιχεί και στο μεγαλύτερο ποσοστό της συνολικής του μάζας, με την βαρυτική έλξη του οποίου συμβάλλει στο να διατηρείται η συνοχή του γαλαξία άθικτη.

Credit: NASA/JPL-Caltech

Περισσότερες πληροφορίες για τον γαλαξία της Ανδρομέδας στο άρθρο Ο γαλαξίας της Ανδρομέδας και η Μεγάλη Διαμάχη (πατήστε ΕΔΩ).

Περισσότερες πληροφορίες για την σκοτεινή ύλη, στο βιβλίο της παράστασης Αναζητώντας την Σκοτεινή Ύλη (πατήστε ΕΔΩ για ελεύθερη πρόσβαση).

π