Kus on universumi kaduv aine?

Selle pildi taust on saadud superarvuti simulatsioonist. See näitab kärgstruktuuri sarnast universumi struktuuri, mida mõnikord nimetatakse ka „kosmiliseks veebiks“. Simulatsioonist selgub, kuidas universumi võtmekomponendid - sealhulgas WHIM-is tuntud sooja ja kuuma gaasi suured hõõgniidid - aja jooksul arenesid. Teadlaste arvates võib meie universumi kadunud normaalne asi olla WHIM-is. Pilt CfA kaudu.

Aidake EarthSkyl jätkata! Palun annetage meie kord aastas korraldatavale rahvahulga rahastamise kampaaniale, mida saate.

Võib-olla teate, et suur osa meie universumist eksisteerib tumeda aine ja tumeda energia kujul, mis mõlemad on endiselt äärmiselt salapärased. Kuid see pole see lugu, millest see lugu räägib. See on veel üks küsimus meie universumi massi või mateeria kohta, mis on ka aastakümneid hämmingus astronoomidele. See tähendab, et umbes kolmandik universumi normaalsest ainest - vesinik, heelium ja muud tavalised elemendid, mis on loodud umbes esimese miljardi aasta jooksul pärast Suurt Pauku - on kadunud. Nüüd võisid aga Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskuse uued tulemused aidata leida selle tabamatu kadunud aine ulatuse galaktikavahelises ruumis asuvates hiiglaslikes gaasijuhetes, mida astronoomid tunnevad WHIM-na.

NASA selgitas 14. veebruari 2019. aasta avalduses:

Sõltumatute, väljakujunenud vaatluste põhjal on teadlased veendunud, kui palju normaalset ainet - vesinikku, heeliumi ja muid elemente - eksisteeris vahetult pärast Suurt Pauku. Esimeste minutite ja umbes esimese miljardi aasta vahel jõudis suur osa normaalsest ainest kosmilise tolmu, gaasi ja selliste objektide hulka nagu tähed ja planeedid, mida teleskoobid näevad tänapäeva universumis.

Probleem on selles, et kui astronoomid liidavad kogu normaalse aine massi tänapäevases universumis, siis umbes kolmandikku sellest ei leia ...

Üks idee on olnud see, et see puuduv normaalne aine koguneb galaktikatevahelises ruumis hiiglaslikeks sooja ja kuuma gaasi kiududeks või filamentideks. Need hõõgniidid on astronoomidele tuntud kui sooja-kuuma galaktikavaheline keskkond ehk WHIM. Gaasfilament on nähtavas valguses nähtavate teleskoopide jaoks nähtamatu, kuid osa hõõgniitide sooja gaasi on tuvastatud ultraviolettvalguses.

Nüüd, kasutades uut tehnikat, on teadlased Chandra ja teiste teleskoopide andmete põhjal leidnud WHIM-i kuuma komponendi kohta uusi ja usaldusväärseid tõendeid. Umbes 13. veebruaril ajakirjas Astrophysical Journal avaldatud uuringu juhtiv autor on Orsolya Kovacs Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskusest (CfA). Ta ütles oma avalduses:

Kui leiame selle puuduva asja, saame lahendada ühe suurima astrofüüsika keerukuse. Kuhu universum nii palju oma ainest jättis, mis koosneb sellistest asjadest nagu tähed ja planeedid ning meie?

Need astronoomid kasutasid Chandrat kaugesse kvaasarisse jääva tee ääres leiduvate gaasikiude otsimiseks ja uurimiseks. See konkreetne kvaasar asub Maast umbes 3, 5 miljardi valgusaasta kaugusel ja see kiirgab ka röntgenkiirte. Astronoomid otsisid, kas WHIM on kvaasari valgust absorbeerinud. Harvard-Smithsoniani astrofüüsikakeskuse avalduses selgitati:

Selle meetodi üheks väljakutseks on see, et sooja-kuuma intergalaktilise keskkonna [WHIM] neeldumissignaal on kvaasarist tuleva röntgenikiirte koguhulgaga võrreldes nõrk. Terve röntgenkiirguse spektri otsimisel erinevatel lainepikkustel on raske eristada selliseid nõrku neeldumisomadusi - sooja-kuuma gagaalse vahelise keskkonna tegelikke signaale - juhuslikest kõikumistest.

Kovacs ja tema meeskond said sellest probleemist üle, keskendudes otsingutes ainult röntgenkiirguse spektri teatud osadele, vähendades valepositiivsete võimaluste tõenäosust. Nad tegid seda, tuvastades kõigepealt kvasari vaatevälja lähedal olevad galaktikad, mis asuvad Maast samal kaugusel ultraviolettkiirguse andmetest tuvastatud sooja gaasi piirkondadega. Selle tehnika abil tuvastasid nad kvaasari ja meie vahel 17 võimalikku hõõgniiti ja leidsid nende vahemaad.

Universumi paisumise tõttu, mis sirutumisel kergitab valgust, nihkub neis hõõgniitides igasugune röntgenkiirte neeldumine punasemale lainepikkusele. Nihke suurus sõltub teadaolevatest kaugustest hõõgniidini, nii et meeskond teadis, kust otsida spektrist neeldumist sooja-kuumaga galaktikavahelisest keskkonnast.

Akos Bogdan, samuti Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskusest, on uuringu kaasautor. Bogdan ütles:

Meie tehnika sarnaneb põhimõtteliselt sellega, kuidas saaksite tõhusalt otsida loomi Aafrika suurtel tasandikel. Me teame, et loomad peavad jooma, seetõttu on mõistlik kõigepealt otsida kastmisavasid.

Lisateavet selle uuringu kohta lugege NASA või CfA kaudu.

Alumine rida: Astronoomid pole suutnud moodustada umbes kolmandikku normaalsest massist, mis loodi esimese miljardi aasta jooksul pärast Suurt Pauku. Uus uuring viitab sellele, et see võib peituda galaktikatevahelises ruumis asuvates hiiglaslikes gaasiosades, mida tuntakse WHIM-na.

Allikas: Kadunud borooniate tuvastamine H1821 + 643 vaatejoone suunas