Przez dziesięciolecia dominujący model kosmologiczny stosowany przez naukowców opierał się na teorii, że oprócz materii barionowej - aka. „Normalną” lub „świecącą” materię, którą widzimy - Wszechświat zawiera również znaczną ilość niewidzialnej masy. Ta „ciemna materia” stanowi około 26,8% masy Wszechświata, podczas gdy normalna materia stanowi zaledwie 4,9%.
Podczas gdy poszukiwania Ciemnej Materii trwają, a bezpośrednie dowody nie zostały jeszcze znalezione, naukowcy są również świadomi, że około 90% normalnej materii Wszechświata wciąż pozostaje niewykryte. Według dwóch nowych badań, które zostały niedawno opublikowane, znaczna część tej normalnej materii - która składa się z włókien gorącego, rozproszonego gazu łączącego galaktyki - mogła zostać w końcu znaleziona.
Pierwsze badanie zatytułowane „Poszukiwanie ciepłych / gorących włókien gazowych między parami świetlnych czerwonych galaktyk SDSS” pojawiło się w Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomic Society. Badanie było prowadzone przez Hideki Tanimurę, ówczesnego doktora na University of British Columbia, i objęło naukowców z Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR), University of Liverpool John Moores i University of KwaZulu-Natal.
Drugie badanie, które niedawno ukazało się w Internecie, nosiło tytuł „Brakujące baryony w kosmicznej sieci ujawnione przez efekt Sunyaeva-Zel'dovicha”. Zespół ten składał się z naukowców z Uniwersytetu w Edynburgu, a kierował nim Anna de Graaff, studentka Instytutu Astronomii w Royal Observatory w Edynburgu. Pracując niezależnie od siebie, ta dwójka zajęła się problemem brakującej materii Wszechświata.
W oparciu o symulacje kosmologiczne dominującą teorią było to, że wcześniej niewykryta normalna materia Wszechświata składa się z pasm materii barionowej - tj. Protonów, neutronów i elektronów - która unosi się między galaktykami. Regiony te nazywane są „Kosmiczną Siecią”, w której gaz o niskiej gęstości występuje w temperaturach od 105 do 107 K (-168 t0 -166 ° C; -270 do 266 ° F).
Na potrzeby badań oba zespoły skonsultowały dane z Planck Collaboration, przedsięwzięcia prowadzonego przez Europejską Agencję Kosmiczną, które obejmuje wszystkich tych, którzy przyczynili się do Planck misja (ESA). Zostało to zaprezentowane w 2015 roku, gdzie zostało wykorzystane do stworzenia mapy termicznej Wszechświata poprzez pomiar wpływu efektu Sunyaeva-Zeldovicha (SZ).
Efekt ten odnosi się do zniekształcenia widmowego w Kosmicznym Mikrofalowym Tle, w którym fotony są rozpraszane przez zjonizowany gaz w galaktykach i większych strukturach. Podczas swojej misji badania kosmosu, Planck satelita zmierzył zniekształcenie widmowe fotonów CMB z wielką czułością, a uzyskana mapa termiczna została odtąd wykorzystana do sporządzenia mapy wielkoskalowej struktury Wszechświata.
Jednak włókna między galaktykami wydawały się zbyt słabe, aby naukowcy mogli je wówczas zbadać. Aby temu zaradzić, oba zespoły skonsultowały dane z północnych i południowych katalogów galaktyk CMASS, które zostały opracowane z 12. edycji danych Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Z tego zestawu danych wybrali następnie pary galaktyk i skupili się na przestrzeni między nimi.
Następnie zestawili dane termiczne uzyskane przez Planck dla tych obszarów jeden na drugim, aby wzmocnić sygnały wywołane efektem SZ między galaktykami. Jak dr Hideki powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną:
„Badanie galaktyki SDSS daje kształt wielkoskalowej struktury Wszechświata. Obserwacja Plancka zapewnia mapę ciśnienia gazu dla całego nieba z lepszą czułością. Łączymy te dane, aby zbadać gaz o niskiej gęstości w kosmicznej sieci. ”
Podczas gdy Tanimura i jego zespół gromadzili dane z 260 000 par galaktyk, de Graaff i jej zespół gromadzili dane z ponad miliona. Ostatecznie oba zespoły opracowały mocne dowody na obecność żarników gazowych, choć ich pomiary nieco się różniły. Podczas gdy zespół Tanimury stwierdził, że gęstość tych włókien jest około trzykrotnie większa niż średnia gęstość otaczającej pustki, de Graaf i jej zespół stwierdzili, że są one sześciokrotnie większe niż średnia gęstość.
„Statycznie wykrywamy gaz o niskiej gęstości w kosmicznej sieci metodą sztaplowania” - powiedział Hideki. „Drugi zespół stosuje prawie tę samą metodę. Nasze wyniki są bardzo podobne. Główna różnica polega na tym, że sondujemy pobliski Wszechświat, z drugiej strony sondują stosunkowo dalszy Wszechświat. ”
Ten szczególny aspekt szczególnie interesujący, ponieważ wskazuje, że z czasem materia barionowa w Kosmicznej Sieci stała się mniej gęsta. Pomiędzy tymi dwoma wynikami badania stanowiły od 15 do 30% całkowitej zawartości barionowej we Wszechświecie. Chociaż oznaczałoby to, że znaczna część barionowej materii Wszechświata wciąż pozostaje do znalezienia, jest to jednak imponujące odkrycie.
Jak wyjaśnił Hideki, ich wyniki nie tylko wspierają aktualny model kosmologiczny Wszechświata (model Lambda CDM), ale także wykraczają poza:
„Szczegóły w naszym wszechświecie wciąż pozostają tajemnicą. Nasze wyniki rzucają na nią światło i ujawniają dokładniejszy obraz Wszechświata. Kiedy ludzie wyszli na ocean i zaczęli tworzyć mapę naszego świata, nie była ona wtedy używana dla większości ludzi, ale teraz używamy mapy świata do podróży zagranicznych. W ten sam sposób mapa całego wszechświata może nie być teraz cenna, ponieważ nie mamy technologii, która pozwoliłaby nam daleko sięgnąć w kosmos. Jednak może to być cenne 500 lat później. Jesteśmy w pierwszym etapie tworzenia mapy całego Wszechświata. ”
Otwiera to także możliwości przyszłych badań nad Comsic Web, które bez wątpienia skorzystają na wdrożeniu instrumentów nowej generacji, takich jak James Webb Telescope, Atacama Cosmology Telescope i Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). Przy odrobinie szczęścia będą w stanie wykryć pozostałą brakującą materię. Być może w końcu uda nam się wyzerować całą niewidzialną masę!
