I mange år har forskere ikke været i stand til at finde et stykke stof i universet. For nylig offentliggjorte materialer viser, hvor hun gemmer sig.
Astronomer har endelig fundet de sidste manglende stykker af universet. De har gemt sig siden midten af 1990'erne, og på et tidspunkt besluttede forskerne at tage en opgørelse over alt "normalt" stof i rummet, inklusive stjerner, planeter, gas - det vil sige alt, hvad der består af atompartikler. (Dette er ikke "mørk materie", som er et separat mysterium.) Forskere havde en temmelig klar idé om, hvor meget denne sag skulle være, baseret på konklusionerne fra teoretiske studier om dens oprindelse på tidspunktet for Big Bang. Undersøgelser af den kosmiske mikrobølgebakgrund (resterne af lys fra Big Bang) bekræftede senere disse første skøn.
De sammensatte alle de ting, de kunne se: stjerner, gasskyer og lignende. Det vil sige alle de såkaldte baryoner. De tegnede sig kun for 10% af hvad der skulle have været. Og da forskere kom til den konklusion, at almindelig stof kun tegner sig for 15% af al materie i universet (resten er mørk stof), havde de på det tidspunkt kun opfundet 1,5% af al stof i universet.
Efter at have udført en række undersøgelser fandt astronomer for nylig de sidste stykker almindelig stof i universet. (De er stadig forvirrede og ved ikke, hvad mørk stof er lavet af.) Og selvom det tog meget lang tid at søge, fandt forskere det nøjagtigt, hvor de forventede at finde det: i de enorme krøller med varme gasser, der optager hulrummene mellem galakser. Mere præcist kaldes de det varme varme intergalaktiske miljø (WHIM).
De første indikationer på, at store regioner med i det væsentlige usynlig gas kunne eksistere mellem galakser kom fra computersimuleringer i 1998.”Vi ønskede at se, hvad der sker med al denne gas i universet,” sagde kosmolog Jeremiah Ostriker fra Princeton University, der byggede en sådan model sammen med sin kollega Renyue Cen. Disse forskere har modelleret bevægelsen af gas i universet under påvirkning af tyngdekraft, lys, supernovaeksplosioner og alle de kræfter, der bevæger materie gennem rummet.”Vi fandt, at gas bygger sig op i detekterbare filamenter,” sagde Ostricker.
Men de kunne ikke finde disse tråde - da.
"Fra de første dage af kosmologisk modellering blev det klart, at en betydelig del af baryonisk stof findes i en varm diffus form uden for galakser," sagde en astrofysiker ved University of Liverpool. John Moores Ian McCarthy. Astronomer troede, at disse varme baryoner ville svare til en kosmisk overbygning bestående af usynlig mørkt stof, der fylder kæmpe hulrum mellem galakser. Kraften til tiltrækning af mørkt stof skal tiltrække gas og opvarme den til en temperatur på flere millioner grader. Desværre er det meget vanskeligt at finde varm og rarefied gas.
For at opdage de skjulte tråde begyndte to hold af forskere uafhængigt at lede efter nøjagtige forvrængninger af relikviesstrålingen (efterglød fra Big Bang). Da lys fra det tidlige univers strømmer gennem det ydre rum, kan det påvirkes af de regioner, det passerer gennem. Især skal elektroner i en varm ioniseret gas (som udgør et varmt-varmt intergalaktisk medium) interagere med protoner fra reliktstrålingen, og på en sådan måde, at dette vil give protonerne yderligere energi. Følgelig bør CMB-spektret forvrænges.
Salgsfremmende video:
Desværre viste selv de bedste CMB-kort (hentet fra Planck-satellitten) ikke sådanne forvrængninger. Enten var der ingen gas, eller påvirkningen var for svag og umærkelig.
Men forskere fra de to hold var fast besluttet på at synliggøre det. De vidste fra computermodeller af universet, hvor flere og flere detaljer dukkede op, at gas skulle strække sig mellem massive galakser som et edderkoppespind på en vindueskarmen. Planck-satellitten har intetsteds været i stand til at se gassen mellem par af galakser. Så forskerne udtænkte en måde at forstærke et svagt signal en million gange.
Først scannede de kataloger over kendte galakser i et forsøg på at finde de rigtige par, det vil sige galakser, der er massive nok og er i en sådan afstand fra hinanden, at der kunne forekomme en temmelig tæt gasbane mellem dem. Astrofysikerne gik derefter tilbage til satellitdataene, der lokaliserede hvert par galakser, og skåret i det væsentlige det område ud af rummet med digital saks. Med over en million udklip i deres hænder (dette er, hvor meget teamet fra University of Edinburgh kandidatstuderende Anna de Graaff havde), begyndte de at rotere, forstørre og reducere dem, så alle par galakser var synlige i samme position. Derefter overlagrede de en million galaktiske par Hinanden.(Et team af forskere ledet af Hideki Tanimura fra Institute for Space Astrophysics i Orsay har samlet 260.000 par galakser.) Og så blev de individuelle filamenter, der repræsenterer spøgelsesrige filamenter af varm, sjældent gas, pludselig synlige.
Denne metode har sine ulemper. Ifølge astronom Michael Shull fra University of Colorado Boulder kræver fortolkning af resultaterne visse antagelser om temperaturen og fordelingen af varm gas i rummet. Og med overlappende signaler, “er der altid bekymring for de 'svage signaler', der er resultatet af kombinationen af en enorm mængde data. "Som det undertiden er tilfældet med sociologiske undersøgelser, er det muligt at få fejlagtige resultater, når der vises udliggere eller tilfældige samplingfejl i opdelingen, hvilket forvrænger statistikken."
Baseret delvis på disse overvejelser nægtede det astronomiske samfund at betragte dette spørgsmål som afgjort. En uafhængig metode var nødvendig for at måle varme gasser. I sommer dukkede han op.
Beacon-effekt
Mens de to første forskergrupper overlagrede signaler til hinanden, begyndte det tredje team at handle på en anden måde. Disse forskere begyndte at observere en fjern quasar, når de kalder et lyst objekt milliarder af lysår væk, for at detektere gas i det angiveligt tomme intergalaktiske rum, gennem hvilket dens lys passerer. Det var som at undersøge en bjælke fra et fjernt fyr for at analysere den tåge, der havde samlet sig omkring den.
Normalt når astronomer foretager sådanne observationer, ser de efter lys, der er optaget af atomisk brint, da dette element er det mest i universet. Desværre blev denne mulighed i dette tilfælde udelukket. Det varme-varme intergalaktiske medium er så glødende, at det ioniserer brint, fratager det dets eneste elektron. Resultatet er et plasma af frie protoner og elektroner, der slet ikke absorberer lys.
Derfor besluttede forskere at lede efter et andet element - ilt. Oxygen i et varmt varmt intergalaktisk medium er meget mindre end brint, men atomisk ilt har otte elektroner, mens brint har en. På grund af varmen flyver de fleste af elektronerne væk, men ikke alle. Dette forskerteam, ledet af Fabrizio Nicastro fra Romas National Institute of Astrophysics, sporer lyset, der er optaget af ilt, som har mistet seks af sine otte elektroner. De opdagede to regioner med varm intergalaktisk gas. "Oxygen giver et signal, der indikerer tilstedeværelsen af et meget større volumen brint og helium," sagde Schull, der er med i Nikastro's team. Forskerne sammenlignede derefter mængden af gas, de fandt mellem Jorden og kvasaren, med universet som helhed. Resultatet viste, at de fandt de manglende 30%.
Disse tal er også ret i overensstemmelse med konklusionerne fra undersøgelsen af CMB.”Vores teams kiggede på forskellige stykker af det samme puslespil og kom til den samme konklusion, hvilket giver os selvtillid i betragtning af forskellen i forskningsmetoder,” sagde astronom Mike Boylan-Kolchin ved University of Texas i Austin.
Det næste trin, sagde Shull, skulle være at observere flere kvasarer med en ny generation af røntgen- og ultraviolette teleskoper med højere følsomhed.”Kvasaren, vi så på, var den bedste og lyseste fyr, vi kunne finde. Andre vil være mindre lyse og observationer vil vare længere,”sagde han. Men i dag er konklusionen klar.”Vi konkluderer, at den manglende baryoniske sag er fundet,” skrev forskerne.
Katya Moskvich (KATIA MOSKVITCH)