Jest kilka chwil bardziej zapierających dech w piersiach niż stanie pod błyszczącym, gwiaździstym niebem. Droga Mleczna, owinięta kosmicznym arkuszem kolorów i wzorów, również wskazuje, że coś więcej niż widać.
Większość z nas tęskni za tymi ciemnymi nocami, z dala od świateł miasta. Ale nowe badanie sugeruje, że Wszechświat jest trochę też ciemny.
Ogromne przestrzenie pustej przestrzeni są mostkowane przez włókna wodoru i helu. Ale istnieje rozdźwięk między tym, jak jasna ma być wielkoskalowa struktura Wszechświata, a jego jasnością.
W ostatnich badaniach zespół astronomów pod przewodnictwem Juny Kollmeier z Carnegie Institute for Science stwierdził, że światło ze znanych populacji gwiazd i kwazarów nie wystarcza do wyjaśnienia obserwacji międzygalaktycznego wodoru.
W jasno oświetlonym Wszechświecie międzygalaktyczny wodór zostanie łatwo zniszczony przez fotony energetyczne, co oznacza, że obrazy wielkoskalowej struktury w rzeczywistości będą ciemniejsze. Podczas gdy w słabym Wszechświecie jest mniej fotonów, które mogłyby zniszczyć międzygalaktyczny wodór, a obrazy wydają się jaśniejsze.
Obserwacje teleskopu kosmicznego Hubble'a na dużą skalę pokazują jasno oświetlony Wszechświat. Jednak symulacje superkomputera przy użyciu tylko znanych źródeł światła ultrafioletowego wytwarzają słabo oświetlony Wszechświat. Różnica wynosi aż 400 procent.
Obserwacje wskazują, że fotony jonizujące z gorących, młodych gwiazd prawie zawsze są absorbowane przez gaz w galaktyce gospodarza, więc nigdy nie uciekają, aby wpływać na wodór międzygalaktyczny. Niezbędnym winowajcą może być znana liczba kwazarów, która jest znacznie niższa niż potrzeba do wytworzenia wymaganego światła.
„Albo nasze obliczenie światła z galaktyk i kwazarów jest bardzo odległe, albo istnieje inne ważne źródło fotonów jonizujących, którego nigdy nie rozpoznaliśmy” - powiedział Kollmeier w komunikacie prasowym. „To brakujące światło nazywamy kryzysem niedostatecznej produkcji fotonów. Ale to astronomowie przeżywają kryzys - w taki czy inny sposób wszechświat dobrze sobie radzi ”.
O dziwo, ta niezgodność pojawia się tylko w pobliskim, stosunkowo dobrze zbadanym kosmosie. We wczesnym wszechświecie wszystko się sumuje.
„Symulacje pięknie pasują do danych we wczesnym wszechświecie i doskonale pasują do danych lokalnych, jeśli pozwolimy założyć, że to dodatkowe światło naprawdę istnieje”, powiedział współautor Ben Oppenheimer z University of Colorado. „Możliwe, że symulacje nie odzwierciedlają rzeczywistości, co samo w sobie byłoby zaskoczeniem, ponieważ wodór międzygalaktyczny jest składnikiem Wszechświata, który naszym zdaniem najlepiej rozumiemy”.
Astronomowie próbują rzucić światło na brakujące światło.
„Najbardziej ekscytującą możliwością jest to, że brakujące fotony pochodzą z jakiegoś nowego egzotycznego źródła, a nie z galaktyk czy kwazarów” - powiedział współautor Neal Katz z University of Massachusetts w Amherst.
Zespół energicznie bada te nowe źródła. Możliwe, że w pobliskim Wszechświecie może być nieodkryta populacja kwazarów. Lub bardziej egzotycznie, fotony można wytworzyć z anihilującej ciemnej materii.
„Wspaniałą cechą 400-procentowej rozbieżności jest to, że wiesz, że coś jest naprawdę nie tak” - powiedział współautor David Weinberg z Ohio State University. „Nadal nie wiemy na pewno, co to jest, ale przynajmniej jedna rzecz, o której myśleliśmy, że wiemy o dzisiejszym wszechświecie, nie jest prawdą”.
Wyniki zostały opublikowane w The Astrophysical Journal Letters i są dostępne online.
