На протяжении десятилетий преобладающая космологическая модель, используемая учеными, основывалась на теории, что помимо барионной материи - ака. «Нормальная» или «светящаяся» материя, которую мы можем видеть - Вселенная также содержит значительное количество невидимой массы. На эту «Темную материю» приходится примерно 26,8% массы Вселенной, тогда как на нормальную материю приходится всего 4,9%.
В то время как поиск Темной Материи продолжается, и прямые доказательства еще не найдены, ученые также знают, что примерно 90% нормального вещества Вселенной все еще остаются незамеченными. Согласно двум новым исследованиям, которые были недавно опубликованы, большая часть этого нормального вещества - которое состоит из нитей горячего, диффузного газа, связывающего галактики вместе - возможно, было наконец найдено.
Первое исследование под названием «Поиск нити теплого / горячего газа между парами светящихся красных галактик SDSS» появилось в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, Исследование было проведено Хидеки Танимура, тогдашним кандидатом наук в Университете Британской Колумбии, и включало исследователей из Канадского института перспективных исследований (CIFAR), Ливерпульского университета Джона Мура и Университета Квазулу-Наталь.
Второе исследование, которое недавно появилось в Интернете, было озаглавлено «Отсутствие барионов в космической сети, выявленное эффектом Суньяева-Зельдовича». Эта группа состояла из исследователей из Эдинбургского университета и возглавлялась Анной де Грааф, студенткой из Астрономического института Королевской обсерватории Эдинбурга. Работая независимо друг от друга, эти две команды решили проблему пропавшего вопроса Вселенной.
Основываясь на космологическом моделировании, преобладающая теория состояла в том, что ранее необнаруженное нормальное вещество Вселенной состоит из нитей барионной материи - то есть протонов, нейтронов и электронов - которые плавают между галактиками. Эти области являются так называемыми «космическими сетями», где газ низкой плотности существует при температурах от 105 до 107 К (-168 t0 -166 ° C; от -270 до 266 ° F).
Ради своих исследований обе команды изучили данные, полученные в рамках сотрудничества «Планк», которое ведет Европейское космическое агентство и включает всех тех, кто внес свой вклад в Планка миссия (ЕКА). Это было представлено в 2015 году, где оно было использовано для создания тепловой карты Вселенной путем измерения влияния эффекта Суняева-Зельдовича (З.З.).
Этот эффект относится к спектральному искажению в космическом микроволновом фоне, где фотоны рассеиваются ионизированным газом в галактиках и более крупных структурах. Во время своей миссии по изучению космоса Планка спутник измерял спектральные искажения фотонов CMB с большой чувствительностью, и полученная тепловая карта с тех пор использовалась для построения крупномасштабной структуры Вселенной.
Тем не менее, нити между галактиками казались слишком слабыми для того, чтобы их исследовали ученые. Чтобы исправить это, две команды обратились к данным из каталогов галактик North и South CMASS, которые были получены из 12-го выпуска данных Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Из этого набора данных они затем выбрали пары галактик и сосредоточились на пространстве между ними.
Затем они сложили тепловые данные, полученные Планка для этих областей друг на друге, чтобы усилить сигналы, вызванные эффектом SZ между галактиками. Как сказал доктор Хидэки Space Magazine по электронной почте:
«Обзор галактики SDSS придает форму крупномасштабной структуры Вселенной. Наблюдение Планка дает карту давления газа на всем небе с лучшей чувствительностью. Мы объединяем эти данные, чтобы исследовать газ с низкой плотностью в космической сети ».
В то время как Танимура и его команда собирали данные из 260 000 пар галактик, де Грааф и ее команда собирали данные из более чем миллиона. В конце концов, две команды представили убедительные доказательства наличия газовых нитей, хотя их измерения несколько отличались. В то время как команда Танимуры обнаружила, что плотность этих нитей примерно в три раза превышает среднюю плотность в окружающей пустоте, де Грааф и ее команда обнаружили, что они в шесть раз превышают среднюю плотность.
«Статистически мы обнаруживаем газ с низкой плотностью в космической сети методом стекирования», - сказал Хидеки. «Другая команда использует почти тот же метод. Наши результаты очень похожи. Основное отличие состоит в том, что мы исследуем близлежащую Вселенную, с другой стороны, они исследуют относительно более отдаленную Вселенную ».
Этот конкретный аспект особенно интересен тем, что намекает на то, что со временем барионная материя в Космической Паутине стала менее плотной. Между этими двумя результатами исследования составляли от 15 до 30% общего барионного содержания Вселенной. Хотя это будет означать, что значительное количество барионной материи Вселенной еще предстоит найти, тем не менее, это впечатляющая находка.
Как объяснил Хидеки, их результаты не только поддерживают текущую космологическую модель Вселенной (модель Лямбда-МЧР), но и выходят за ее пределы:
«Детали нашей вселенной до сих пор остаются загадкой. Наши результаты проливают свет на это и показывают более точную картину Вселенной. Когда люди вышли к океану и начали делать карту нашего мира, она тогда не использовалась для большинства людей, но мы сейчас используем карту мира, чтобы путешествовать за границу. Точно так же карта всей вселенной сейчас может быть не ценной, потому что у нас нет технологии, позволяющей далеко уйти в космос. Тем не менее, это может быть ценным 500 лет спустя. Мы находимся на первом этапе составления карты всей Вселенной ».
Это также открывает возможности для будущих исследований Comsic Web, которые, без сомнения, выиграют от развертывания инструментов следующего поколения, таких как телескоп Джеймса Вебба, телескоп Atacama Cosmology и Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). Если повезет, они смогут обнаружить оставшееся недостающее вещество. Тогда, возможно, мы сможем наконец сосредоточиться на всей невидимой массе!
