A tudósok évek óta nem találtak anyagot az univerzumban. A nemrégiben közzétett anyagok megmutatják, hol rejtőzik.
A csillagászok végre megtalálták az univerzum utolsó hiányzó darabjait. Az 1990-es évek közepe óta rejtõzködnek, és a kutatók egy ponton úgy döntöttek, hogy leltárt készítenek az űrben lévõ összes „normál” anyagról, ideértve a csillagokat, a bolygót és a gázt - azaz mindent, ami atomrészecskékbõl áll. (Ez nem "sötét anyag", amely önmagában rejtély.) A tudósok meglehetősen világos elképzelésükkel rendelkeztek arról, hogy mennyi legyen ennek az anyagnak, az elméleti tanulmányok következtetései alapján az eredetről a Nagyrobbanás idején. A kozmikus mikrohullámú háttér (a Big Bang-i fény maradványai) vizsgálata később megerősítette ezeket a kezdeti becsléseket.
Összeállították az összes látható dolgot: csillagokat, gázfelhőket és hasonlókat. Vagyis az összes úgynevezett barion. Csak annak 10% -át tették ki, ami kellett volna. És amikor a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a hétköznapi anyag az univerzum összes anyagának csupán 15% -át teszi ki (a többi sötét anyag), addigra az univerzum összes anyagának csupán 1,5% -át találták ki.
A kutatások sorozatának elvégzése után a csillagászok nemrég találták meg az univerzumban a rendes anyag utolsó darabjait. (Még mindig zavarodtak, nem tudják, miről készül a sötét anyag.) És bár a keresés nagyon hosszú időbe telt, a tudósok pontosan ott találták, ahol elvárják, hogy megtalálják: a forró gázok hatalmas hullámain, amelyek a galaxisok közötti üregeket foglalják el. Pontosabban, ezeket meleg-meleg intergalaktikus környezetnek (WHIM) hívják.
Az első jelzések arra, hogy a lényegében láthatatlan gáz hatalmas régiói létezhetnek a galaxisok között, 1998-ban a számítógépes szimulációk eredményeként jöttek létre. "Meg akartuk látni, hogy mi történik mindezekkel a gázokkal az univerzumban" - mondta Jeremiah Ostriker, a Princetoni Egyetem kozmológusa, aki kollégájával, Renyue Cen-rel készített egy ilyen modellt. Ezek a tudósok modellezték a földgáz mozgását az univerzumban gravitáció, fény, szupernóva robbanások és minden olyan erő hatására, amelyek az anyagot az űrben mozgatják. "Megállapítottuk, hogy a gáz detektálható szálakban halmozódik fel" - mondta Ostricker.
De akkor nem találták ezeket a szálakat.
"A kozmológiai modellezés első napjaitól kezdve világossá vált, hogy a baryonic anyag jelentős része meleg diffúz formában létezik a galaxisokon kívül" - mondta a Liverpool Egyetem asztrofizikusa. John Moores Ian McCarthy. A csillagászok úgy gondolták, hogy ezek a forró barionok láthatatlan sötét anyagból készített kozmikus felépítménynek felelnek meg, amely kitölti a galaxisok közötti óriás üregeket. A sötét anyag vonzóereje vonzza a gázt, és több millió fokos hőmérsékletre melegítheti. Sajnos rendkívül nehéz megtalálni a forró és ritkán előállított gázt.
A rejtett szálak felfedezéséhez két tudóscsoport önállóan kezdte megkeresni a relikviás sugárzás pontos torzulásait (a Big Bang utánvilágítása). Mivel a korai világegyetemből származó fény átjut a világűrbe, befolyásolhatja az áthaladó régiók. Különösen a forró ionizált gázban levő elektronoknak (amelyek meleg-forró galatta közötti közeget alkotnak) kölcsönhatásba kell lépniük az emlékezetes sugárzás protonjaival, és oly módon, hogy ez további protonokat adjon a protonoknak. Következésképpen a CMB spektrumát torzítani kell.
Promóciós videó:
Sajnos még a legjobb CMB térképek (a Planck műholdasból beszerezve) nem mutattak ilyen torzulásokat. Vagy nem volt gáz, vagy az ütés túl gyenge és észrevehetetlen volt.
A két csapat tudósai azonban eltökélt szándéka, hogy láthatóvá tegyék. Az univerzum számítógépes modelljeiből, amelyekben egyre több részlet jelent meg, tudták, hogy a gáznak óvatosnak kell lennie a hatalmas galaxisok között, mint egy pókháló az ablakpárkányon. A Planck műhold sehol nem látta a gázt a galaxispárok között. A kutatók tehát kidolgozták a gyenge jel egymilliószoros erősítésének módszerét.
Először átkutatták az ismert galaxisok katalógusait, hogy megkíséreljék megtalálni a keresett párokat, azaz olyan hatalmas galaxiseket, amelyek elég hatalmasak és olyan távol vannak egymástól, hogy meglehetősen sűrű gázháló jelenhet meg közöttük. Az asztrofizikusok ezután visszatértek a műholdas adatokhoz, az egyes galaxispárokat elhelyezve, és lényegében digitális ollóval kivágták ezt a régiót az űrből. Több mint egymillió levágással a kezükben (annyi volt az Edinburgh-i Egyetem végzős hallgatójának, Anna de Graaffnak a csapata) elkezdték forgatni őket, nagyítani és redukálni őket úgy, hogy az összes galaxispár ugyanabban a helyzetben volt látható, majd egymillió galaktikus pár egymásra helyezkedtek. Egymás.(Hideki Tanimura vezetésével, az Orsayi Űrhajózási Intézet vezetésével dolgozó csoport 260 000 pár galaxist összegyűjtött.) Aztán hirtelen láthatóvá váltak az egyes szálak, amelyek reprezentatív meleg, ritkán előállított gáz kísérteties szálait képviselik.
Ennek a módszernek vannak hátrányai. Michael Shull, a Colorado Boulder Egyetem csillagásza szerint az eredmények értelmezése bizonyos feltételezéseket feltételez a forró gáz hőmérséklete és térbeli eloszlása szempontjából. Az átfedő jelekkel „mindig aggódunk a„ gyenge jelek”miatt, amelyek hatalmas mennyiségű adat kombinációjából származnak. "Mint például a szociológiai felmérések esetében, téves eredményeket kaphat, ha a statisztikák torzulásakor a bontásban kivezetések vagy véletlenszerű mintavételi hibák jelentkeznek."
Részben ezekre a megfontolásokra alapozva a csillagászati közösség nem volt hajlandó ezt a kérdést rendezettnek tekinteni. A forró gázok mérésére független módszerre volt szükség. Ezen a nyáron megjelent.
Beacon hatás
Miközben az első két kutatói csoport egymásra utalt jeleket tett, a harmadik csoport másképp kezdett viselkedni. Ezek a tudósok megkezdték egy távoli kvazár megfigyelését, amikor fényes objektumok milliárd fényév távolságra hívják őket, hogy felfedezzék a gázt az állítólag üres galaktikusközi térben, amelyen a fény áthalad. Olyan volt, mintha egy távoli jeladó fényét vizsgálnánk a körülötte felhalmozódott köd elemzésére.
Általában, amikor a csillagászok ilyen megfigyeléseket végeznek, az atomi hidrogén által elnyelt fényt keresik, mivel ez az elem a legtöbb az univerzumban. Sajnos ebben az esetben ezt a lehetőséget kizárták. A meleg-meleg intergalaktikus közeg annyira izzó, hogy ionizálja a hidrogént, megfosztva az egyetlen elektronától. Az eredmény egy olyan szabad protonok és elektronok plazma, amelyek egyáltalán nem szívják fel a fényt.
Ezért a tudósok úgy döntöttek, hogy keresnek egy másik elemet - az oxigént. A meleg-forró galatta közötti közegben az oxigén sokkal kevesebb, mint a hidrogénnél, de az atomi oxigén nyolc elektronot tartalmaz, míg a hidrogénnek egy elektronja van. A hő miatt az elektronok többsége elrepül, de nem minden. Ez a kutatócsoport, Fabrizio Nicastro vezetésével, a Róma Nemzeti Asztrofizikai Intézetéből, nyomon követi az oxigén által abszorbeált fényt, amely nyolc elektronjából hatot veszített el. Felfedezték a meleg intergalaktikus gáz két régióját. "Az oxigén olyan mércét ad, amely sokkal nagyobb mennyiségű hidrogén és hélium jelenlétét jelzi" - mondta Schull, aki a Nikastro csapatában van. A tudósok ezután összehasonlították a föld és a kvazár között talált gázmennyiséget az egész világegyetemmel. Az eredmény azt mutatta, hogy megtalálják a hiányzó 30% -ot.
Ezek a számadatok szintén meglehetősen összhangban állnak a CMB tanulmányának következtetéseivel. "Csapataink ugyanazon puzzle különböző darabjait nézték meg, és ugyanazon következtetésre jutottak, ami bizalmat ad nekünk, figyelembe véve a kutatási módszerek különbségét" - mondta Mike Boylan-Kolchin csillagász, a texasi egyetemen Austinban.
A következő lépés, Shull szerint, további kvazárok megfigyelése az új generációs röntgen- és ultraibolya távcsövek nagyobb érzékenységű megfigyelése. „A kvazár, amelyet nézünk, a legjobb és legfényesebb világítótorony volt, amit csak találtunk. Mások kevésbé lesznek fényesek és a megfigyelések hosszabb ideig tartanak”- mondta. De ma a következtetés világos. "Megállapítottuk, hogy a hiányzó baryonic anyagot megtalálták" - írta a tudósok.
Katya Moskvich (KATIA MOSKVITCH)