I flere tiår har den dominerende kosmologiske modellen brukt av forskere vært basert på teorien om at i tillegg til baryonisk materie - aka. "Normal" eller "lysende" materie, som vi kan se - Universet inneholder også en betydelig mengde usynlig masse. Dette "Dark Matter" står for omtrent 26,8% av universets masse, mens normalstoff utgjør bare 4,9%.
Mens søket etter Dark Matter pågår og direkte bevis ennå ikke er funnet, har forskere også vært klar over at omtrent 90% av universets normale sak fortsatt forble uoppdaget. I følge to nye studier som nylig ble publisert, kan mye av denne normale saken - som består av filamenter av varm, diffus gass som forbinder galakser sammen - endelig ha blitt funnet.
Den første studien, med tittelen "Et søk etter varme / varme gassfilamenter mellom par av SDSS lysende røde galakser", dukket opp i Månedlige kunngjøringer fra Royal Astronomic Society. Studien ble ledet av Hideki Tanimura, en daværende doktorgradskandidat ved University of British Columbia, og inkluderte forskere fra Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR), Liverpool John Moores University og University of KwaZulu-Natal.
Den andre studien, som nylig dukket opp på nettet, fikk tittelen “Missing Baryons in the Cosmic Web Revilled by the Sunyaev-Zel’dovich Effect”. Dette teamet bestod av forskere fra University of Edinburgh og ble ledet Anna de Graaff, en studentergradsstudent fra Institute for Astronomy ved Edinburghs Royal Observatory. Arbeidet uavhengig av hverandre, taklet disse to teamene et problem av universets manglende materie.
Basert på kosmologiske simuleringer har den overveiende teorien vært at den tidligere uoppdagede normale materien til universet består av tråder av baryonisk materie - dvs. protoner, nøytroner og elektroner - som flyter mellom galakser. Disse regionene er det som kalles “Cosmic Web”, der gass med lav tetthet eksisterer ved temperaturer fra 105 til 107 K (-168 t0 -166 ° C; -270 til 266 ° F).
For studiens skyld konsulterte begge teamene data fra Planck Collaboration, en satsing opprettholdt av European Space Agency som inkluderer alle de som bidro til Planck oppdrag (ESA). Dette ble presentert i 2015, der det ble brukt til å lage et termisk kart over universet ved å måle påvirkningen av Sunyaev-Zeldovich (SZ) -effekten.
Denne effekten refererer til en spektral forvrengning i den kosmiske mikrobølgeovnbakgrunnen, der fotoner spres med ionisert gass i galakser og større strukturer. Under oppdraget med å studere kosmos, Planck satellitt målte den spektrale forvrengningen av CMB-fotoner med stor følsomhet, og det resulterende termiske kartet har siden blitt brukt til å kartlegge universets storskala struktur.
Imidlertid virket filamentene mellom galakser for svake for at forskere kunne undersøke den gangen. For å bøte på dette, konsulterte de to teamene data fra Nord- og Sør-CMASS-galakskatalogene, som ble produsert fra den 12. datautgivelsen av Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Fra dette datasettet valgte de deretter par galakser og fokuserte på rommet mellom dem.
De stablet deretter de termiske dataene som ble oppnådd av Planck for disse områdene oppå hverandre for å styrke signalene forårsaket av SZ-effekt mellom galakser. Som Dr. Hideki fortalte Space Magazine via e-post:
“SDSS-galakseundersøkelsen gir en form på universets storskala struktur. Planck-observasjonen gir et all-sky-kart over gasstrykk med bedre følsomhet. Vi kombinerer disse dataene for å undersøke den lave tette gassen i det kosmiske nettet. ”
Mens Tanimura og teamet hans stablet data fra 260 000 galakspar, stablet de Graaff og teamet hennes data fra over en million. Til slutt kom de to lagene med sterke bevis på gassfilamenter, selv om målingene deres var forskjellige. Mens Tanimuras team fant ut at tettheten til disse filamentene var rundt tre ganger den gjennomsnittlige tettheten i det omkringliggende tomromet, fant de Graaf og hennes team at de var seks ganger gjennomsnittlig tetthet.
"Vi oppdager den lave tette gassen i den kosmiske nettet statistisk med en stablingsmetode," sa Hideki. ”Det andre teamet bruker nesten samme metode. Resultatene våre er veldig like. Hovedforskjellen er at vi sonderer et nærliggende univers, derimot søker de etter et relativt lengre univers. ”
Dette spesielle aspektet av spesielt interessant, i og med at det antyder at baryonisk materie i løpet av tid har blitt mindre tett. Mellom disse to resultatene utgjorde studiene mellom 15 og 30% av det totale baryoniske innholdet i universet. Selv om det fortsatt vil bety at en betydelig mengde av universets baryoniske sak fortsatt er å finne, er det likevel et imponerende funn.
Som Hideki forklarte, støtter resultatene deres ikke bare den nåværende kosmologiske modellen av universet (Lambda CDM-modellen), men går også utover den:
“Detaljene i universet vårt er fremdeles et mysterium. Resultatene våre kaster lys over det og avslører et mer presist bilde av universet. Da folk dro ut i havet og begynte å lage et kart over vår verden, ble det ikke brukt for de fleste av dem da, men vi bruker verdenskartet nå til å reise til utlandet. På samme måte kan det hende at et kart over hele universet ikke er verdifullt nå fordi vi ikke har en teknologi for å dra langt ut i verdensrommet. Imidlertid kan det være verdifullt 500 år senere. Vi er i den første fasen av å lage et kart over hele universet. ”
Det åpner også for muligheter for fremtidige studier av Comsic Web, som uten tvil vil dra nytte av utplasseringen av neste generasjons instrumenter som James Webb Teleskop, Atacama Cosmology Telescope og Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). Med hell, vil de være i stand til å få øye på den gjenværende manglende saken. Da kan vi kanskje endelig nullstille inn all den usynlige massen!
