Po celá desetiletí byl převládající kosmologický model používaný vědci založen na teorii, která kromě baryonické hmoty - aka. „Normální“ nebo „světelná“ hmota, kterou vidíme - vesmír také obsahuje značné množství neviditelné hmoty. Tato „temná hmota“ představuje zhruba 26,8% hmotnosti vesmíru, zatímco normální hmota činí pouhých 4,9%.
Zatímco hledání temné hmoty pokračuje a přímé důkazy se teprve nacházejí, vědci si také byli vědomi, že zhruba 90% normální hmoty vesmíru stále zůstává nezjištěno. Podle dvou nových studií, které byly nedávno zveřejněny, mohla být konečně nalezena velká část této normální hmoty - která sestává z vláken horkého difúzního plynu, který spojuje galaxie dohromady.
První studie s názvem „Hledání teplých / horkých plynových vláken mezi páry světelných červených galaxií SDSS“ se objevila v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. Studii vedl Hideki Tanimura, tehdejší PhD kandidát na University of British Columbia, a zahrnovali výzkumníky z Kanadského institutu pro pokročilý výzkum (CIFAR), Liverpoolské univerzity Johna Moorese a University of KwaZulu-Natal.
Druhá studie, která se nedávno objevila online, byla s názvem „Chybějící baryony v kosmickém webu odhaleném účinkem Sunyaev-Zel'dovich“. Tento tým se skládal z vědců z University of Edinburgh a byl veden Anna de Graaff, studentka Institutu pro astronomii na Královské observatoři v Edinburghu. Tyto dva týmy pracovaly nezávisle na sobě a řešily problém chybějícího vesmíru.
Na základě kosmologických simulací převládala teorie, že dříve nedetekovaná normální hmota vesmíru sestává z pramenů baryonické hmoty - tj. Protonů, neutronů a elektronů - které se vznášejí mezi galaxiemi. Tyto oblasti jsou známé jako „kosmický web“, kde plyn o nízké hustotě existuje při teplotách 105 až 107 K (-168 to -166 ° C; -270 až 266 ° F).
Pro účely studií oba týmy konzultovaly údaje z Planck Collaboration, což je podnik spravovaný Evropskou kosmickou agenturou, který zahrnuje všechny ty, kteří přispěli k Planck mise (ESA). Toto bylo představeno v roce 2015, kde bylo použito k vytvoření termální mapy vesmíru měřením vlivu Sunyaev-Zeldovichova (SZ) efektu.
Tento efekt se týká spektrálního zkreslení v kosmickém mikrovlnném pozadí, kde jsou fotony rozptýleny ionizovaným plynem v galaxiích a větších strukturách. Během své mise studovat vesmír, Planck satelit měřil spektrální zkreslení fotonů CMB s velkou citlivostí a výsledná termální mapa se od té doby používala k mapování rozsáhlé struktury vesmíru.
Vlákna mezi galaxiemi se však zdála pro vědce příliš slabá, než aby je mohli vědci prozkoumat. K nápravě toho oba týmy konzultovaly data z katalogů galaxií North a South CMASS, které byly získány z 12. datového vydání Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Z této sady dat pak vybrali páry galaxií a zaměřili se na prostor mezi nimi.
Pak nashromáždili tepelná data získaná pomocí Planck pro tyto oblasti nad sebou, aby se posílily signály způsobené SZ efektem mezi galaxiemi. Jak Dr. Hideki řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
„Průzkum galaxie SDSS dává tvar rozsáhlé struktury vesmíru. Pozorování Planck poskytuje mapu tlaku plynu na celé obloze s lepší citlivostí. Tato data kombinujeme, abychom sondovali nízkohustotní plyn v kosmickém webu. “
Zatímco Tanimura a jeho tým skládali data z 260 000 párů galaxií, de Graaff a její tým skládali data z více než milionu. Nakonec oba týmy přišly se silnými důkazy o plynových vláknech, i když jejich měření se poněkud lišila. Zatímco tým Tanimury zjistil, že hustota těchto vláken byla přibližně trojnásobkem průměrné hustoty v okolním prostoru, de Graaf a její tým zjistili, že byla šestinásobkem průměrné hustoty.
"Detekujeme nízko-hustý plyn v kosmickém webu statisticky metodou stohování," řekl Hideki. „Druhý tým používá téměř stejnou metodu. Naše výsledky jsou velmi podobné. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že zkoumáme blízký vesmír, na druhé straně zkoumáme relativně dál vesmír. “
Tento konkrétní aspekt zvláště zajímavý v tom, že naznačuje, že v průběhu času se baryonická hmota v Kosmickém webu stala méně hustou. Mezi těmito dvěma výsledky představovaly studie 15 až 30% z celkového baryonického obsahu vesmíru. I když by to znamenalo, že ještě zbývá najít značné množství baryonické hmoty vesmíru, přesto je to působivý nález.
Jak vysvětlil Hideki, jejich výsledky podporují nejen současný kosmologický model vesmíru (model Lambda CDM), ale také jdou nad rámec:
"Detail v našem vesmíru je stále záhadou." Naše výsledky na něj vrhly světlo a odhalují přesnější obraz vesmíru. Když lidé šli do oceánu a začali vytvářet mapu našeho světa, nebyla pro většinu lidí používána, ale nyní používáme mapu světa k cestování do zahraničí. Stejně tak mapa celého vesmíru nemusí být nyní cenná, protože nemáme technologii, která by šla daleko do vesmíru. Mohlo by to však být cenné o 500 let později. Jsme v první fázi tvorby mapy celého vesmíru. “
Rovněž otevírá příležitosti pro budoucí studie Comsic Web, které budou nepochybně těžit z nasazení nástrojů nové generace, jako je James Webb Telescope, Atacama Cosmology Telescope a Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). S trochou štěstí budou moci najít zbývající chybějící věc. Pak se možná můžeme konečně dostat do všech neviditelných hmot!
