V šedesátých letech si astronomové všimli, že vesmír vypadal, že chybí nějaká mše. Mezi pokračujícími pozorováními vesmíru a teorií obecné relativity určovali, že velká část hmoty ve vesmíru musí být neviditelná. Ale i po zahrnutí této „temné hmoty“ mohli astronomové stále představovat pouze asi dvě třetiny veškeré viditelné (aka. Baryonické) hmoty.
To vedlo k tomu, co astrofyzici nazvali „chybějící baryonový problém“. Ale konečně vědci zjistili, co může být docela dobře poslední chybějící normální hmota ve vesmíru. Podle nedávné studie týmu mezinárodních vědců je tato chybějící hmota tvořena vlákny vysoce ionizovaného kyslíkového plynu, který leží v prostoru mezi galaxiemi.
Studie s názvem „Pozorování chybějících baryonů v teplom horkém mezigalaktickém médiu“ se nedávno objevila ve vědeckém časopise Příroda. Studii vedl Fabrizio Nicastro, výzkumník z Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) v Římě, a zahrnovali členy z Nizozemského institutu pro výzkum vesmíru, Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA), Institututo de Astronomia Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) a více univerzit.
Pro účely své studie tým konzultoval data z řady nástrojů, aby prozkoumal prostor poblíž kvasaru zvaného 1ES 1553. Kvazary jsou extrémně masivní galaxie s aktivními galaktickými jádry (AGN), které emitují obrovské množství energie. Tato energie je výsledkem hromadění plynu a prachu na supermasivních černých dírách (SMBH) ve středu jejich galaxií, což má za následek, že černé díry emitují záření a trysky přehřátých částic.
V minulosti vědci věřili, že z normální hmoty ve vesmíru bylo v galaxiích vázáno zhruba 10%, zatímco 60% existovalo v rozptýlených oblacích plynu, které vyplňují obrovské prostory mezi galaxiemi. To však stále ponechává 30% normální hmoty nezohledněné. Tato studie, která byla vyvrcholením dvacetileté pátrání, se snažila zjistit, zda by poslední baryony mohly být také nalezeny v mezigalaktickém prostoru.
Tuto teorii navrhl Charles Danforth, vědecký pracovník CU Boulder a spoluautor této studie, v roce 2012, který se objevil v Astrofyzikální deník - s názvem „Baryonský sčítání lidu ve vícefázovém mezigalaktickém médiu: 30% Baryonů může stále chybět“. V něm Danforth navrhl, že chybějící baryony budou pravděpodobně nalezeny v teplom horkém mezigalaktickém médiu (WHIM), což je webový vzorec v prostoru, který existuje mezi galaxiemi.
Jak naznačil Michael Shull - profesor astrofyzikálních a planetárních věd na University of Colorado Boulder a jeden ze spoluautorů studie, tento divoký terén vypadal jako perfektní místo k pohledu. „Tady se příroda stala velmi zvrácenou ," řekl. "Toto intergalaktické médium obsahuje vlákna plynu při teplotách od několika tisíc stupňů do několika milionů stupňů."
K testování této teorie použil tým data z kosmického Origins Spectrograph (COS) na Hubbleově kosmickém dalekohledu k prozkoumání WHIM poblíž kvazaru 1ES 1553. Poté použili rentgenovou vícenásobnou misi Evropské kosmické agentury (ESA) (ESA) XMM-Newton) hledat blíže příznaky baryonů, které se objevily ve formě vysoce ionizovaných trysek kyslíkového plynu zahřátého na teploty asi 1 milion ° C (1,8 milionu ° F).
Nejprve vědci použili COS na Hubbleově kosmickém dalekohledu, aby získali představu o tom, kde by mohli najít chybějící baryony v WHIM. Dále se vrhli na ty baryony pomocí satelitu XMM-Newton. Při hustotách, které zaznamenali, tým dospěl k závěru, že když se extrapoluje na celý vesmír, mohl by tento superionizovaný kyslíkový plyn představovat posledních 30% běžné hmoty.
Jak naznačil Prof. Shull, tyto výsledky nejen vyřešily záhadu chybějících baryonů, ale mohly také objasnit, jak začal vesmír. "Toto je jeden z klíčových pilířů testování teorie velkého třesku: zjišťování baryonského sčítání vodíku a hélia a všeho dalšího v periodické tabulce," řekl.
Při pohledu do budoucnosti Shull naznačil, že vědci doufají, že potvrdí svá zjištění studováním jasnějších kvasarů. Shull a Danforth také prozkoumají, jak se plynný kyslík dostal do těchto oblastí mezigalaktického prostoru, i když mají podezření, že v průběhu miliard let z nich došlo k úniku z galaxií a kvasarů. Mezitím však zůstává otevřenou otázkou, jak se „chybějící věc“ stala součástí WHIM. Jak se zeptal Danforth:
"Jak se dostane z hvězd a galaxií až sem do mezigalaktického prostoru?" Mezi těmito dvěma regiony probíhá ekologie a detaily, které jsou špatně pochopeny. “
Za předpokladu, že jsou tyto výsledky správné, mohou vědci nyní pokročit vpřed s kosmologickými modely, kde se počítá se všemi nezbytnými „normálními záležitostmi“, což nás posune o krok blíže k pochopení toho, jak se vesmír formoval a vyvíjel. Teď, kdybychom mohli jen najít tu nepolapitelnou temnou hmotu a temnou energii, měli bychom kompletní obraz vesmíru! Aha, jedno tajemství najednou ...
