I mange år har forskere ikke klart å finne et stykke materie i universet. Nylig publiserte materialer viser hvor hun gjemmer seg.
Astronomer har endelig funnet de siste manglende delene av universet. De har skjult seg siden midten av 1990-tallet, og på et tidspunkt bestemte forskerne seg for å ta en oversikt over all "vanlig" materie i rommet, inkludert stjerner, planeter, gass - det vil si alt som består av atompartikler. (Dette er ikke "mørk materie", som er et eget mysterium.) Forskere hadde en ganske klar ide om hvor mye denne saken skulle være, basert på konklusjonene fra teoretiske studier om dens opprinnelse på tidspunktet for Big Bang. Studier av den kosmiske mikrobølgebakgrunnen (restene av lys fra Big Bang) bekreftet senere disse første estimatene.
De satte sammen alt det de kunne se: stjerner, gassskyer og lignende. Det vil si alle de såkalte baryoner. De utgjorde bare 10% av det som burde vært. Og da forskere kom til den konklusjon at vanlig materie bare utgjør 15% av all materie i universet (resten er mørk materie), hadde de innen den tid bare funnet opp 1,5% av all materie i universet.
Etter å ha gjennomført en serie studier, fant astronomer nylig de siste stykkene med vanlig materie i universet. (De er fremdeles forvirrede, og vet ikke hva mørk materie er laget av.) Og selv om det tok veldig lang tid å søke, fant forskere akkurat der de forventet å finne den: i de enorme krøllene med varme gasser som opptar tomrommene mellom galakser. Mer presist kalles de det varme varme intergalaktiske miljøet (WHIM).
De første indikasjonene på at store regioner med vesentlig usynlig gass kunne eksistere mellom galakser kom fra datasimuleringer i 1998. "Vi ønsket å se hva som skjedde med all denne gassen i universet," sa kosmolog Jeremiah Ostriker fra Princeton University, som bygde en slik modell sammen med kollegaen Renyue Cen. Disse forskerne har modellert bevegelsen av gass i universet under påvirkning av tyngdekraft, lys, supernovaeksplosjoner og alle kreftene som beveger materie gjennom verdensrommet. "Vi fant ut at gass bygger seg opp i påviselige filamenter," sa Ostricker.
Men de kunne ikke finne disse trådene - da.
"Fra de første dagene av kosmologisk modellering ble det klart at en betydelig del av baryonisk materiale eksisterer i en varm diffus form utenfor galakser," sa en astrofysiker ved University of Liverpool. John Moores Ian McCarthy. Astronomer trodde at disse varme baryonene ville tilsvare en kosmisk overbygning laget av usynlig mørk materie som fyller de gigantiske tomrommene mellom galakser. Kraft for tiltrekning av mørk materie skal tiltrekke gass og varme den til en temperatur på flere millioner grader. Dessverre er det ekstremt vanskelig å finne varm og rarefied bensin.
For å oppdage de skjulte trådene, begynte to team av forskere uavhengig å lete etter presise forvrengninger av relikviesstrålingen (etterglød fra Big Bang). Siden lys fra det tidlige universet strømmer gjennom det ytre rom, kan det påvirkes av regionene det passerer gjennom. Spesielt må elektroner i en varm ionisert gass (som utgjør et varmt varmt intergalaktisk medium) samhandle med protoner fra reliksjonsstrålingen, og på en slik måte at dette vil gi protonene ekstra energi. Følgelig bør spekteret til CMB bli forvrengt.
Salgsfremmende video:
Selv de beste CMB-kartene (hentet fra Planck-satellitten) viste dessverre ikke slike forvrengninger. Enten var det ingen gass, eller påvirkningen var for svak og umerkelig.
Men forskere fra de to teamene var fast bestemt på å synliggjøre det. De visste fra datamodeller av universet, der flere og flere detaljer dukket opp, at gass skulle strekke seg mellom massive galakser som et edderkoppnett på en vinduskarm. Planck-satellitten har ingen steder kunnet se gassen mellom par galakser. Så forskerne tenkte en måte å forsterke et svakt signal en million ganger.
Først skannet de kataloger over kjente galakser i et forsøk på å finne parene de lette etter, det vil si galakser som er enorme nok og så langt fra hverandre at en ganske tett bensinbane kunne vises mellom dem. Astrofysikerne gikk deretter tilbake til satellittdataene, som lokaliserte hvert par galakser, og skar i det vesentlige det området ut av verdensrommet med digital saks. Med mer enn en million utklipp i hendene (dette er hvor mye teamet til universitetsstudent Anna de Graaff fra University of Edinburgh hadde), begynte de å rotere, forstørre og redusere dem slik at alle par galakser var synlige i samme posisjon. Etter det la de hverandre en million galaktiske par Hverandre.(Et team av forskere ledet av Hideki Tanimura fra Institute for Space Astrophysics i Orsay har samlet 260 000 par galakser.) Og så ble de individuelle filamentene, som representerte spøkelsesaktige filamenter av varm sjeldent gass, plutselig synlige.
Denne metoden har sine ulemper. I følge astronom Michael Shull fra University of Colorado Boulder, krever tolkning av resultatene visse forutsetninger om temperaturen og fordelingen av varm gass i rommet. Og med overlappende signaler, “er det alltid bekymring for de 'svake signalene' som følger av kombinasjonen av en enorm datamengde. "Som noen ganger er tilfellet med sosiologiske undersøkelser, kan du få feilaktige resultater når det kommer opp utmerkere eller tilfeldige prøvetakingsfeil i oppdelingen som forvrenger statistikken."
Delvis basert på disse betraktningene, nektet det astronomiske samfunnet å anse dette problemet som avgjort. En uavhengig metode var nødvendig for å måle varme gasser. I sommer dukket han opp.
Beacon-effekt
Mens de to første gruppene av forskere overlapper signaler på hverandre, begynte det tredje teamet å handle på en annen måte. Disse forskerne begynte å observere en fjern kvasar, mens de kaller et lyst objekt milliarder av lysår unna, for å oppdage gass i det antatt tomme intergalaktiske rommet som lyset passerer gjennom. Det var som å undersøke en bjelke fra et fjerntfyr for å analysere tåken som hadde samlet seg rundt den.
Når astronomer gjør slike observasjoner, ser de vanligvis etter lys som er absorbert av atomisk hydrogen, siden dette elementet er det mest i universet. Dessverre, i dette tilfellet, ble dette alternativet ekskludert. Det varme varme intergalaktiske mediet er så glødende at det ioniserer hydrogen og fratar det det eneste elektronet. Resultatet er et plasma av frie protoner og elektroner som ikke tar opp lys i det hele tatt.
Derfor bestemte forskere seg for å lete etter et annet element - oksygen. Oksygen i et varmt varmt intergalaktisk medium er mye mindre enn hydrogen, men atomisk oksygen har åtte elektroner, mens hydrogen har en. På grunn av varmen flyr de fleste elektronene bort, men ikke alle. Dette forskerteamet, ledet av Fabrizio Nicastro fra Romas nasjonale institutt for astrofysikk, sporet lyset absorbert av oksygen, som har mistet seks av de åtte elektronene. De oppdaget to regioner med varm intergalaktisk gass. "Oksygen gir et signal som indikerer tilstedeværelsen av et mye større volum av hydrogen og helium," sa Schull, som er med i Nikastro's team. Forskerne sammenlignet deretter mengden gass de fant mellom jorden og kvasaren med universet som helhet. Resultatet viste at de fant de savnede 30%.
Disse tallene er også ganske konsistente med konklusjonene fra studien til CMB. "Teamene våre så på forskjellige deler av det samme puslespillet og kom til den samme konklusjonen, noe som gir oss selvtillit gitt forskjellen i forskningsmetoder," sa astronom Mike Boylan-Kolchin ved University of Texas i Austin.
Det neste trinnet, sa Shull, burde være å observere flere kvasarer med en ny generasjon røntgen- og ultrafiolette teleskoper med høyere følsomhet. “Kvasaren vi så på var det beste og lyseste fyret vi kunne finne. Andre vil være mindre lyse og observasjoner vil vare lenger, sa han. Men for i dag er konklusjonen klar. "Vi konkluderer med at den manglende baryoniske saken er funnet," skrev forskerne.
Katya Moskvich (KATIA MOSKVITCH)
