Timp de zeci de ani, modelul cosmologic predominant folosit de oamenii de știință s-a bazat pe teoria că pe lângă materia baryonică - aka. Materie „normală” sau „luminoasă”, pe care o putem vedea - Universul conține, de asemenea, o cantitate substanțială de masă invizibilă. Această „chestiune întunecată” reprezintă aproximativ 26,8% din masa Universului, în timp ce materia normală reprezintă doar 4,9%.
Deși căutarea materiei întunecate este în desfășurare și încă se găsesc dovezi directe, oamenii de știință au fost, de asemenea, conștienți că aproximativ 90% din materia normală a Universului a rămas încă nedetectată. Potrivit a două studii noi care au fost publicate recent, o mare parte din această materie normală - care constă în filamente de gaz fierbinte, difuz care leagă galaxiile între ele - poate fi găsită în cele din urmă.
Primul studiu, intitulat „O căutare de filamente cu gaz cald / cald între perechi de galaxii roșii luminoase SDSS”, a apărut în Avize lunare ale Royal Astronomic Society. Studiul a fost condus de Hideki Tanimura, un candidat de doctorat la Universitatea din Columbia Britanică și a inclus cercetători de la Institutul canadian de cercetare avansată (CIFAR), Universitatea John John Moores din Liverpool și Universitatea din KwaZulu-Natal.
Cel de-al doilea studiu, apărut recent online, a fost intitulat „Lipsește barionii în Cosmic Web Revealed by the Sunyaev-Zel’dovich Effect”. Această echipă a fost formată din cercetători de la Universitatea din Edinburgh și a fost condusă de Anna de Graaff, o studentă universitară de la Institutul pentru Astronomie din Observatorul Regal din Edinburgh. Lucrând independent una de cealaltă, aceste două echipe au abordat o problemă din lipsa Universului.
Bazat pe simulări cosmologice, teoria predominantă a fost că materia normală anterior nedetectată a Universului este formată din șuvițe de materie baryonică - adică protoni, neutroni și electroni - care plutesc între galaxii. Aceste regiuni sunt cele cunoscute sub denumirea de „Web Cosmic”, unde gazul cu densitate mică există la temperaturi de 105 până la 107 K (-168 t0 -166 ° C; -270 la 266 ° F).
De dragul studiilor lor, ambele echipe au consultat date din Planck Collaboration, o acțiune menținută de Agenția Spațială Europeană care include toți cei care au contribuit la Planck misiune (ESA). Aceasta a fost prezentată în 2015, unde a fost utilizată pentru a crea o hartă termică a Universului prin măsurarea influenței efectului Sunyaev-Zeldovici (SZ).
Acest efect se referă la o distorsiune spectrală în fundalul cu microunde cosmice, unde fotonii sunt împrăștiați de gazul ionizat în galaxii și structuri mai mari. În timpul misiunii sale de a studia cosmosul, Planck satelitul a măsurat distorsiunea spectrală a fotonilor CMB cu o mare sensibilitate, iar harta termică rezultată a fost folosită de atunci pentru a grafica structura pe scară largă a Universului.
Cu toate acestea, filamentele dintre galaxii au părut prea slabe pentru ca oamenii de știință să le examineze la acea vreme. Pentru a remedia acest lucru, cele două echipe au consultat date din cataloagele galaxiei CMASS Nord și Sud, care au fost produse din cea de-a 12-a versiune de date a Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Din acest set de date, apoi au selectat perechi de galaxii și s-au concentrat pe spațiul dintre ele.
Au stivuit apoi datele termice obținute de Planck pentru aceste zone una peste alta pentru a consolida semnalele cauzate de efectul SZ între galaxii. După cum a spus dr. Hideki la Space Magazine prin e-mail:
„Studiul galaxiei SDSS oferă o formă a structurii pe scară largă a Universului. Observația Planck oferă o hartă a cerului de presiune a gazului cu o sensibilitate mai bună. Combinăm aceste date pentru a sonda gazul cu densitate scăzută din pânza cosmică. ”
În timp ce Tanimura și echipa sa au stivuit date de la 260.000 de perechi de galaxii, de Graaff și echipa ei au stivuit date de peste un milion. La final, cele două echipe au prezentat dovezi puternice cu filamente de gaze, deși măsurătorile lor diferă oarecum. În timp ce echipa lui Tanimura a constatat că densitatea acestor filamente era de aproximativ trei ori mai mare decât densitatea medie în golul înconjurător, de Graaf și echipa ei au descoperit că acestea erau de șase ori mai mari decât densitatea medie.
„Detectăm statistic gazul cu densitate scăzută din reteaua cosmică printr-o metodă de stivuire”, a spus Hideki. „Cealaltă echipă folosește aproape aceeași metodă. Rezultatele noastre sunt foarte similare. Diferența principală este că analizăm un Univers din apropiere, pe de altă parte, căutăm un Univers relativ mai departe. ”
Acest aspect particular este deosebit de interesant, prin faptul că sugerează că, în timp, materia baryonică din Web Cosmic a devenit mai puțin densă. Între aceste două rezultate, studiile au reprezentat între 15 și 30% din conținutul baryonic total al Universului. Deși acest lucru ar însemna că o cantitate semnificativă din materia baryonică a Universului rămâne încă de găsit, este totuși o descoperire impresionantă.
După cum a explicat Hideki, rezultatele lor nu numai că susțin modelul cosmologic actual al Universului (modelul Lambda CDM), dar depășește și el:
„Detaliile din universul nostru sunt încă un mister. Rezultatele noastre aruncă lumină și dezvăluie o imagine mai precisă a Universului. Când oamenii au ieșit în ocean și au început să facă o hartă a lumii noastre, atunci nu a fost folosit pentru majoritatea oamenilor, dar noi folosim harta mondială acum pentru a călători în străinătate. În același mod, este posibil ca o hartă a întregului univers să nu fie valoroasă acum, deoarece nu avem o tehnologie care să plece departe în spațiu. Cu toate acestea, ar putea fi valoroase 500 de ani mai târziu. Suntem în prima etapă de a face o hartă a întregului Univers. ”
De asemenea, deschide oportunități pentru studiile viitoare ale Comsic Web, care, fără îndoială, vor beneficia de desfășurarea de instrumente de generație viitoare, precum James Webb Telescope, Atacama Cosmology Telescope și Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). Cu orice noroc, vor putea observa materia rămasă care lipsește. Apoi, poate vom putea în cele din urmă să punem zero pe toată masa invizibilă!
