В 1960-х астрономы начали замечать, что Вселенной, похоже, не хватает массы. Между продолжающимися наблюдениями за космосом и теорией общей теории относительности они определили, что значительная часть массы во Вселенной должна быть невидимой. Но даже после включения этой «темной материи» астрономы могли составлять только около двух третей всей видимой (ака. Барионной) материи.
Это привело к тому, что астрофизики назвали «отсутствующей проблемой бариона». Но в конце концов ученые нашли то, что вполне может быть последним отсутствующим нормальным веществом во Вселенной. Согласно недавнему исследованию группы международных ученых, это недостающее вещество состоит из нитей высокоионизированного газообразного кислорода, который лежит в пространстве между галактиками.
В последнее время в научном журнале появилось исследование под названием «Наблюдения за отсутствующими барионами в теплой и горячей межгалактической среде». Природа. Исследование проводилось под руководством Фабрицио Никастро, исследователя из Национального института астрофизики (INAF) в Риме, и включало в себя членов SRON Нидерландского института космических исследований, Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), Института астрономии Университета. Национальная автономия Мексики, Национальный институт астрофизики, ticptica y Electrónica, Институт астрофизики Ла-Плата (IALP-UNLP) и несколько университетов.
Ради своего исследования команда сверилась с данными из ряда приборов, чтобы исследовать пространство возле квазара под названием 1ES 1553. Квазары - это чрезвычайно массивные галактики с активными ядрами галактик (AGN), которые испускают огромное количество энергии. Эта энергия является результатом скопления газа и пыли на сверхмассивных черных дырах (SMBH) в центре их галактик, в результате чего черные дыры испускают излучение и струи перегретых частиц.
В прошлом исследователи полагали, что из нормальной материи во Вселенной примерно 10% были связаны в галактиках, в то время как 60% существовали в диффузных газовых облаках, которые заполняют огромные пространства между галактиками. Однако, это все еще оставило 30% нормального вещества неучтенным. Это исследование, которое стало кульминацией 20-летних поисков, стремилось определить, могут ли последние барионы быть обнаружены и в межгалактическом пространстве.
Эта теория была предложена Чарльзом Данфортом, научным сотрудником CU Boulder и соавтором этого исследования, в статье 2012 года, опубликованной в Астрофизический Журнал - под названием «Перепись барионов в многофазной межгалактической среде: 30% барионов все еще могут отсутствовать». В нем Данфорт предположил, что отсутствующие барионы, вероятно, будут обнаружены в теплой горячей межгалактической среде (WHIM), в виде сети в пространстве, существующей между галактиками.
Как отметил Майкл Шулл - профессор астрофизических и планетных наук в Университете Колорадо в Боулдере и один из соавторов исследования, эта дикая местность казалась идеальным местом для поиска. «Именно здесь природа стала очень извращенной. ," он сказал. «Эта межгалактическая среда содержит газовые нити при температуре от нескольких тысяч градусов до нескольких миллионов градусов».
Чтобы проверить эту теорию, группа исследователей использовала данные космического телескопа космического происхождения (COS) космического телескопа Хаббла, чтобы изучить WHIM вблизи квазара 1ES 1553. Затем они использовали рентгеновскую многозеркальную миссию Европейского космического агентства (ESA) ( XMM-Newton), чтобы присмотреться к признакам барионов, которые появились в виде высокоионизированных струй кислородного газа, нагретого до температуры около 1 млн. ° C (1,8 млн. ° F).
Во-первых, исследователи использовали COS на космическом телескопе Хаббла, чтобы получить представление о том, где они могут найти отсутствующие барионы в WHIM. Затем они разместились на этих барионах, используя спутник XMM-Newton. При плотности, которую они записали, команда пришла к выводу, что при экстраполировании на всю Вселенную этот суперионизированный газообразный кислород может составлять последние 30% обычного вещества.
Как указал профессор Шулл, эти результаты не только раскрывают тайну отсутствующих барионов, но и могут пролить свет на начало Вселенной. «Это один из ключевых столпов проверки теории Большого взрыва: определение барионной переписи водорода, гелия и всего остального в периодической таблице», - сказал он.
Забегая вперед, Шулл указал, что исследователи надеются подтвердить свои выводы, изучая более яркие квазары. Шулл и Данфорт также изучат, как газообразный кислород попал в эти области межгалактического пространства, хотя они подозревают, что он был взорван там в течение миллиардов лет от галактик и квазаров. Однако пока вопрос о том, как «пропавшее дело» стало частью WHIM, остается открытым вопросом. Как спросил Данфорт:
«Как он попадает из звезд и галактик в межгалактическое пространство?» Между этими двумя регионами происходит какая-то экология, и детали этого мало понятны ».
Предполагая, что эти результаты верны, ученые теперь могут двигаться вперед с моделями космологии, в которых учитывается вся необходимая «нормальная материя», что позволит нам сделать шаг ближе к пониманию того, как Вселенная формировалась и развивалась. Теперь, если бы мы могли найти эту неуловимую темную материю и темную энергию, у нас была бы полная картина Вселенной! Ах, ну, одна загадка за раз ...
