Useiden vuosien ajan tutkijat eivät ole pystyneet löytämään pala ainetta universumista. Äskettäin julkaistut materiaalit osoittavat, missä hän piiloutuu.
Astronomit ovat vihdoin löytäneet universumin viimeiset puuttuvat palat. He ovat piiloutuneet 1990-luvun puolivälistä lähtien, ja jossain vaiheessa tutkijat päättivät tehdä inventaarion kaikista avaruuden "tavallisista" aineista, mukaan lukien tähdet, planeetat, kaasu - eli kaikki, joka koostuu atomipartikkeleista. (Tämä ei ole "pimeä aine", mikä on erillinen mysteeri.) Tutkijoilla oli melko selkeä käsitys siitä, kuinka paljon tämän asian pitäisi olla, perustuen teoreettisten tutkimusten päätelmiin sen alkuperästä Ison räjähdyksen aikaan. Kosmisen mikroaaltotaustan (valon jäännökset isosta räjähdyksestä) tutkimukset vahvistivat myöhemmin nämä alustavat arviot.
He kokosivat kaiken näkemänsä asiat: tähdet, kaasupilvet ja vastaavat. Eli kaikki ns. Baryonit. Niiden osuus oli vain 10 prosenttia siitä, minkä olisi pitänyt olla. Ja kun tutkijat päättelivät, että tavallisen aineen osuus on vain 15% kaikesta maailmankaikkeuden aineesta (loput on tummaa ainetta), he olivat siihen mennessä keksineet vain 1,5 prosenttia kaikesta maailmankaikkeuden aineesta.
Suoritettuaan sarjan tutkimuksia tähtitieteilijät löysivät äskettäin viimeiset universaalin tavallisen aineen kappaleet. (He ovat edelleen hämmentyneitä, etteivät tiedä mistä tumma aine on valmistettu.) Ja vaikka etsiminen kesti hyvin kauan, tutkijat löysivät sen tarkalleen missä he odottivat löytävänsä: kuumien kaasujen valtavissa kiharoissa, jotka miehittävät galaksien väliset tyhjät kohdat. Tarkemmin sanottuna niitä kutsutaan lämmin-kuuma-gaalaktiseksi ympäristöksi (WHIM).
Ensimmäiset viitteet siitä, että valtavia alueita, joilla olennaisesti näkymätöntä kaasua voisi olla galaksien välillä, tulivat tietokoneen simulaatioista vuonna 1998. "Halusimme nähdä, mitä kaikelle tälle maailmankaikkeuden kaasulle tapahtuu", sanoi kosmologi Jeremiah Ostriker Princetonin yliopistosta, joka rakensi yhden tällaisen mallin kollegansa Renyue Cenin kanssa. Nämä tutkijat ovat mallinnelleet kaasun liikkumista maailmankaikkeudessa painovoiman, valon, supernoova-räjähdysten ja kaikkien aineiden liikkuvien voimien vaikutuksesta avaruuden läpi. "Huomasimme, että kaasua kertyy havaittavissa oleviin filamenteihin", Ostricker sanoi.
Mutta he eivät löytäneet näitä säikeitä - silloin.
"Kosmologisen mallinnuksen ensimmäisistä päivistä lähtien on käynyt selväksi, että merkittävä osa baryonisesta aineesta on lämminhajaantuneessa muodossa galaksien ulkopuolella", sanoi Liverpoolin yliopiston astrofysiikka. John Moores Ian McCarthy. Astronomit uskoivat näiden kuumien baryonien vastaavan näkymättömästä pimeästä aineesta valmistettua kosmista ylärakennetta, joka täyttää galaksien väliset jättiläiset tyhjiöt. Pimeän aineen vetovoiman tulisi houkutella kaasua ja kuumentaa se usean miljoonan asteen lämpötilaan. Valitettavasti kuuman ja harvinaisen kaasun löytäminen on erittäin vaikeaa.
Piilotettujen säikeiden löytämiseksi kaksi tutkijaryhmää alkoivat itsenäisesti etsiä jäännössäteilyn tarkkoja vääristymiä (Ison räjähdyksen jälkeinen hehku). Koska varhaisen maailmankaikkeuden valo virtaa ulkoavaruuden läpi, alueet, joita se kulkee, voivat vaikuttaa siihen. Erityisesti kuumassa ionisoidussa kaasussa olevien elektronien, jotka muodostavat lämmin-kuuman gagaktisen väliaineen, on oltava vuorovaikutuksessa reliktin säteilyn protonien kanssa ja siten, että tämä antaa protoneille lisäenergiaa. Tämän vuoksi CMB: n spektri olisi vääristettävä.
Mainosvideo:
Valitettavasti edes parhaat CMB-kartat (saatu Planck-satelliitista) eivät osoittaneet tällaisia vääristymiä. Joko ei ollut kaasua tai isku oli liian heikko ja huomaamaton.
Mutta kahden ryhmän tutkijat päättivät tehdä sen näkyväksi. He tiesivät maailmankaikkeuden tietokonemalleista, joissa yhä enemmän yksityiskohtia ilmestyi, että kaasun tulisi kulkeutua massiivisten galaksien välillä kuten hämähäkkiverkko ikkunalavalla. Planck-satelliitti ei ole missään vaiheessa voinut nähdä kaasua galaksiparien välillä. Joten tutkijat suunnittelivat tavan vahvistaa heikko signaali miljoona kertaa.
Ensinnäkin, he skannasivat luetteloita tunnetuista galakseista yrittäessään löytää oikeita pareja, toisin sanoen galakseja, jotka ovat riittävän massiivisia ja ovat niin etäisyydellä toisistaan, että niiden välille saattaa muodostua melko tiheä kaasuverkko. Sitten astrofysiikit palasivat satelliittitietoihin, sijaitsevat jokaisen galaksiparin kohdalla ja veivät lähinnä tämän alueen avaruudesta pois digitaalisilla saksilla. Yli miljoonalla leikkauksella kädessään (niin paljon Edinburghin yliopiston jatko-opiskelijan Anna de Graaffin joukkueella oli) he alkoivat kiertää, laajentaa ja pienentää niitä siten, että kaikki galaksiparit olivat näkyvissä samassa asennossa ja sen jälkeen miljoonan galaktisen parin päällekkäin. Toisiaan.(Tutkimusryhmä, jota johtaa Hideki Tanimura Orsayn avaruusastrofysiikan instituutista, on koonnut 260 000 paria galakseja.) Ja sitten yksittäiset filamentit, jotka edustavat kuuman harvinaisen kaasun kummitusfilamentteja, tulivat yhtäkkiä näkyviin.
Tällä menetelmällä on haittoja. Colorado Boulderin yliopiston tähtitieteilijä Michael Shull toteaa, että tulosten tulkinta vaatii tiettyjä oletuksia kuuman kaasun lämpötilasta ja jakautumisesta avaruudessa. Päällekkäisten signaalien kanssa”on aina huolta” heikoista signaaleista”, jotka johtuvat valtavan määrän tietojen yhdistämisestä. "Kuten toisinaan tapahtuu sosiologisissa tutkimuksissa, voit saada virheellisiä tuloksia, kun erittelyssä ilmenee poikkeamia tai satunnaisia otantavirheitä, jotka vääristävät tilastoja."
Osittain näiden näkökohtien perusteella tähtitieteellinen yhteisö kieltäytyi pitämästä tätä asiaa ratkaistavana. Kuumien kaasujen mittaamiseen tarvittiin riippumaton menetelmä. Tänä kesänä hän ilmestyi.
Majakkavaikutus
Vaikka kaksi ensimmäistä tutkijaryhmää olivat päällekkäin signaalien kanssa, kolmas ryhmä alkoi toimia toisin. Nämä tutkijat alkoivat tarkkailla kaukaista kvaasaria, kun he kutsuvat valoisaa objektia miljardien valovuosien päähän, havaitakseen kaasun oletettavasti tyhjässä galaktienvälisessä tilassa, jonka läpi sen valo kulkee. Se oli kuin tutkisi kaukaisesta majakasta tulevaa säteilyä sen ympärille kertyneen sumun analysoimiseksi.
Yleensä, kun tähtitieteilijät tekevät tällaisia havaintoja, he etsivät atomivetyn absorboimaa valoa, koska tämä elementti on maailmankaikkeudessa eniten. Valitettavasti tässä tapauksessa tämä vaihtoehto jätettiin pois. Lämmin-kuuma galaktinen väliaine on niin hehkuva, että se ionisoi vetyä, poistaen sen ainoasta elektronista. Tuloksena on plasma vapaita protoneja ja elektroneja, jotka eivät absorboi valoa ollenkaan.
Siksi tutkijat päättivät etsiä toisen alkuaineen - hapen. Lämmin-kuumassa maitohappoisessa väliaineessa happi on paljon vähemmän kuin vety, mutta atomihapessa on kahdeksan elektronia, kun taas vedyssä on yksi. Lämmön takia suurin osa elektronista lentää pois, mutta ei kaikkia. Tämä tutkimusryhmä, jota johti Fabrizio Nicastro Rooman kansallisesta astrofysiikan instituutista, seurasi hapen absorboimaa valoa, joka on menettänyt kuusi kahdeksasta elektronistaan. He löysivät kaksi aluetta kuumasta galaktienvälisestä kaasusta. "Happi antaa kuvan, joka ilmaisee paljon suuremman määrän vetyä ja heliumia", sanoi Nikastron joukkueessa oleva Schull. Sitten tutkijat vertasivat maapallon ja kvaasarin välillä löytämäänsä kaasumäärää koko maailmankaikkeuteen. Tulos osoitti, että he löysivät puuttuvat 30%.
Nämä luvut ovat myös melko johdonmukaisia CMB: n tutkimuksen päätelmien kanssa. "Ryhmämme tarkastelivat saman palapelin eri palasia ja tulivat samaan johtopäätökseen, mikä antaa meille luottamusta ottaen huomioon tutkimusmenetelmien erot", sanoi tähtitieteilijä Mike Boylan-Kolchin Texasin yliopistosta Austinista.
Seuraavan askeleen, Shull sanoi, pitäisi olla tarkkailla enemmän kvartaareja uuden sukupolven röntgen- ja ultraviolettiputkilla, joiden herkkyys on suurempi.”Kvasari, jota katselimme, oli paras ja kirkkain majakka, jonka löysimme. Toiset ovat vähemmän kirkkaita ja havainnot kestävät pidempään”, hän sanoi. Mutta tänään johtopäätös on selvä. "Me päättelemme, että puuttuva baryoninen aine on löydetty", tutkijat kirjoittivat.
Katya Moskvich (KATIA MOSKVITCH)