Kde je vesmír chybí?

Pozadí tohoto obrázku je ze superpočítačové simulace. Ukazuje voštinovou strukturu vesmíru, někdy nazývanou „kosmický web“. Simulace odhaluje, jak se klíčové složky vesmíru - včetně velkých vláken teplého a horkého plynu známého jako WHIM - vyvíjely v průběhu času. Vědci se domnívají, že chybějící normální záležitost našeho vesmíru může být v WHIM. Obrázek přes CfA.

Pomozte EarthSky dál! Darujte, co můžete, naší roční kampani na financování davu.

Možná víte, že většina našeho vesmíru existuje jako temná hmota a temná energie, které jsou stále nesmírně záhadné. O tom však není tento příběh. Jde o další otázku týkající se hmoty nebo hmoty našeho vesmíru, která je také zmatená astronomy po celá desetiletí. To znamená, že asi třetina „normální“ hmoty ve vesmíru - vodík, helium a další obyčejné prvky, vytvořená během prvních miliard let po Velkém třesku - chyběla. Nyní však nové výsledky z rentgenové observatoře Chandra mohly pomoci lokalizovat tuto nepolapitelnou rozlohu chybějící hmoty v obřích pramenech plynu v mezigalaktickém prostoru známém astronomům jako WHIM.

NASA vysvětlila ve svém prohlášení ze dne 14. února 2019:

Na základě nezávislých, dobře zavedených pozorování vědci s jistotou spočítali, kolik normální hmoty - tj. Vodík, helium a další prvky - existovaly hned po Velkém třesku. V době mezi prvními několika minutami a prvními miliardami let se většina normální hmoty dostala do kosmického prachu, plynu a předmětů, jako jsou hvězdy a planety, které dalekohledy mohou vidět v dnešním vesmíru.

Problém je v tom, že když astronomové sčítají množství veškeré normální hmoty v současném vesmíru, asi třetinu z toho nelze najít ...

Jednou z myšlenek bylo, že tato chybějící normální hmota se shromáždila do gigantických pramenů nebo vláken teplého a horkého plynu v mezigalaktickém prostoru. Tato vlákna jsou astronomům známa jako teplom horké intergalaktické médium neboli WHIM. Plynná vlákna jsou neviditelná pro dalekohledy, které vidí ve viditelném světle, ale část teplého plynu ve vláknech byla detekována v ultrafialovém světle.

Nyní pomocí nové techniky vědci našli nové a silné důkazy o horké složce WHIM na základě dat z Chandry a dalších dalekohledů. Orsolya Kovacs z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA) je hlavní autorkou nové studie, která byla zveřejněna v The Astrophysical Journal 13. února. V prohlášení uvedla:

Pokud zjistíme, že toto chybí [hmota], můžeme vyřešit jeden z největších hlavolamů v astrofyzice. Kde vesmír ukryl tolik své hmoty, že tvoří věci jako hvězdy a planety a nás?

Tito astronomové použili Chandru k tomu, aby hledali a studovali plynová vlákna ležící podél cesty k vzdálenému kvasaru. Tento konkrétní kvasar se nachází asi 3, 5 miliardy světelných let od Země a také emituje rentgenové paprsky. Astronomové hledali, jestli světlo kvasaru absorbovalo WHIM. Prohlášení Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku vysvětlilo:

Jednou z výzev této metody je to, že signál absorpce teplým horkým intergalaktickým médiem [WHIM] je slabý ve srovnání s celkovým množstvím rentgenových paprsků pocházejících z kvazaru. Při prohledávání celého spektra rentgenových paprsků na různých vlnových délkách je obtížné rozlišit takové slabé absorpční vlastnosti - skutečné signály horkého horkého intergalaktického média - od náhodných výkyvů.

Kovacs a její tým tento problém překonali tím, že zaměřili své vyhledávání pouze na určité části rentgenového spektra, čímž se snížila pravděpodobnost falešných pozitiv. Udělali to tak, že nejprve identifikovali galaxie poblíž zorného pole kvazaru, které se nacházejí ve stejné vzdálenosti od Země jako oblasti teplého plynu detekované z ultrafialových dat. Pomocí této techniky identifikovali 17 možných vláken mezi kvasarem a námi a získali jejich vzdálenosti.

Kvůli expanzi vesmíru, který rozptyluje světlo během jeho cesty, se jakákoli absorpce rentgenového záření hmotou v těchto vláknech posune na červenější vlnové délky. Množství posunů závisí na známých vzdálenostech od vlákna, takže tým věděl, kde hledat ve spektru absorpci z horkého horkého intergalaktického média.

Akos Bogdan, také z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku, je spoluautorem studie. Bogdan řekl:

Naše technika je v zásadě podobná tomu, jak byste mohli provádět efektivní vyhledávání zvířat v rozlehlých pláních Afriky. Víme, že zvířata musí pít, takže je rozumné nejprve prohledávat zalévání otvorů.

Přečtěte si více o této studii prostřednictvím NASA nebo CfA.

Sečteno a podtrženo: Astronomové nebyli schopni odpovídat za přibližně třetinu normální hmotnosti vytvořené během prvních miliard let po Velkém třesku. Nová studie naznačuje, že by se mohla skrývat v gigantických proudech plynu v mezigalaktickém prostoru, známém jako WHIM.

Zdroj: Detekce chybějících baryonů směrem k Sightline H1821 + 643