På 1960-tallet begynte astronomer å merke at universet så ut til å mangle noe masse. Mellom pågående observasjoner av kosmos og teorien om generell relativitet, bestemte de at en stor del av massen i universet måtte være usynlig. Men selv etter inkluderingen av denne "mørke materien", kunne astronomer fortsatt bare utgjøre omtrent to tredjedeler av alt det synlige (aka. Baryoniske) stoffet.
Dette ga opphav til det astrofysikere kalte “manglende baryonproblemet”. Men endelig har forskere funnet det som veldig godt kan være den siste manglende normale saken i universet. I følge en fersk studie fra et team av internasjonale forskere, består denne manglende saken av filamenter av høyt ionisert oksygengass som ligger i rommet mellom galakser.
Studien, med tittelen “Observasjoner av de savnede baryoner i det varme varme intergalaktiske mediet”, dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Natur. Studien ble ledet av Fabrizio Nicastro, en forsker fra Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) i Roma, og inkluderte medlemmer fra SRON Netherlands Institute for Space Research, Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Instituto de Astronomia Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) og flere universiteter.
For studiens skyld konsulterte teamet data fra en serie instrumenter for å undersøke rommet i nærheten av en kvasar kalt 1ES 1553. Kvasarer er ekstremt massive galakser med Active Galactic Nuclei (AGN) som avgir enorme mengder energi. Denne energien er resultatet av at gass og støv blir anbragt på supermassive sorte hull (SMBH) i midten av galaksen deres, noe som resulterer i at de sorte hullene avgir stråling og jetfly av overopphetede partikler.
Tidligere trodde forskere at omtrent den normale saken i universet var omtrent 10% bundet opp i galakser mens 60% fantes i diffuse gassskyer som fyller de store mellomrommene mellom galakser. Imidlertid forlot dette fortsatt 30% av normal materie uten regnskap. Denne studien, som var kulminasjonen på et 20 år langt søk, prøvde å bestemme om de siste baryonene også kunne bli funnet i intergalaktisk rom.
Denne teorien ble foreslått av Charles Danforth, en forskningsassistent ved CU Boulder og en medforfatter på denne studien, i en artikkel fra 2012 som dukket opp i The Astrophysical Journal - med tittelen "The Baryon Census in a Multiphase Intergalactic Medium: 30% of the Baryons May Still Missing". I den antydet Danforth at de savnede baryoner sannsynligvis ble funnet i det varme varme intergalaktiske mediet (WHIM), et weblignende mønster i verdensrommet som eksisterer mellom galakser.
Som Michael Shull - professor i astrofysiske og planetariske vitenskaper ved University of Colorado Boulder og en av medforfatterne på studien - antydet, virket dette ville terrenget som det perfekte stedet å se på. “Det er her naturen har blitt veldig pervers. ," han sa. "Dette intergalaktiske mediet inneholder filamenter av gass ved temperaturer fra noen få tusen grader til noen millioner grader."
For å teste denne teorien brukte teamet data fra Cosmic Origins Spectrograph (COS) på Hubble-romteleskopet for å undersøke WHIM nær kvasaren 1ES 1553. De brukte deretter European Space Agency (ESA) X-ray Multi-Mirror Mission ( XMM-Newton) for å se nærmere på tegn på baryonene, som dukket opp i form av sterkt ioniserte jetstråler med oksygengass oppvarmet til temperaturer på rundt 1 million ° C (1,8 millioner ° F).
Først brukte forskerne COS på Hubble-romteleskopet for å få en ide om hvor de kan finne de savnede baryonene i WHIM. Deretter satte de seg inn på de baryonene ved hjelp av XMM-Newton-satellitten. På tetthetene de registrerte, konkluderte teamet med at denne superioniserte oksygengassen kunne utgjøre de siste 30% av vanlig materie når de ble ekstrapolert til hele universet.
Som prof. Shull antydet, løser disse resultatene ikke bare mysteriet med de savnede baryonene, men kan også kaste lys over hvordan universet begynte. "Dette er en av hovedpilarene for å teste Big Bang-teorien: Å finne ut baryon-folketellingen for hydrogen og helium og alt annet i det periodiske systemet," sa han.
Når vi ser fremover, indikerte Shull at forskerne håper å bekrefte funnene sine ved å studere mer lyse kvasarer. Shull og Danforth vil også undersøke hvordan oksygengassen kom til disse områdene i intergalaktisk rom, selv om de mistenker at den ble blåst der i løpet av milliarder av år fra galakser og kvasarer. I mellomtiden er imidlertid hvordan den "manglende saken" ble en del av WHIM fortsatt et åpent spørsmål. Som Danforth spurte:
“Hvordan kommer det fra stjernene og galaksenes helt ut her inn i intergalaktisk rom? Det er en slags økologi mellom de to regionene, og detaljene i det er dårlig forstått. "
Forutsatt at disse resultatene er riktige, kan forskere nå komme videre med modeller for kosmologi der all nødvendig "normal materie" blir redegjort for, noe som vil gi oss et skritt nærmere forståelsen av hvordan universet dannet og utviklet seg. Hvis vi bare kunne finne den unnvikende mørke saken og mørk energi, ville vi ha et fullstendig bilde av universet! Ah vel, ett mysterium om gangen ...
