У 60-х роках астрономи почали помічати, що у Всесвіті бракує деякої маси. Між постійними спостереженнями за космосом і Теорією загальної відносності вони визначили, що велика маса у Всесвіті повинна бути невидимою. Але навіть після включення цієї «темної матерії» астрономи все ще могли становити лише дві третини всієї видимої (ака. Баріонічної) речовини.
Це породило те, що астрофізики охрестили «проблемою відсутності баріона». Але нарешті вчені виявили, що може бути останньою відсутнім нормальною речовиною у Всесвіті. Згідно з недавнім дослідженням групи міжнародних вчених, ця відсутність складається з ниток високоіонізованого кисневого газу, який лежить у просторі між галактиками.
Дослідження під назвою «Спостереження за зниклими баріонами в теплій гарячій міжгалактичній середовищі» нещодавно з’явилося в науковому журналі Природа. Дослідженням керував Фабріціо Нікастро, дослідник Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) в Римі, і включав членів Нідерландського інституту космічних досліджень SRON, Гарвардсько-Смітсонівського центру астрофізики (CfA), Інституту астрономії університету Nacional Autonoma de Mexico, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) та кілька університетів.
Заради свого дослідження команда консультувала дані із серії приладів для дослідження простору біля квазару під назвою 1ES 1553. Квазари - надзвичайно масивні галактики з Активним галактичним ядром (АГН), які випромінюють величезну кількість енергії. Ця енергія є результатом виділення газу та пилу на надмасивні чорні діри (SMBH) в центрі їх галактик, внаслідок чого чорні діри випромінюють випромінювання та струмені перегрітих частинок.
У минулому дослідники вважали, що нормальна речовина у Всесвіті приблизно 10% пов'язана з галактиками, тоді як 60% існували в дифузних хмарах, що заповнюють величезні простори між галактиками. Однак це все ще залишало 30% нормальної речовини без уваги. Це дослідження, яке стало кульмінацією 20-річного пошуку, прагнуло визначити, чи можна останні баріони знайти в міжгалактичному просторі.
Ця теорія була запропонована Чарльзом Данфортом, науковим співробітником CU Boulder та співавтором цього дослідження, в документі 2012 року, який з'явився в Астрофізичний журнал - під назвою «Перепис Баріона в багатофазному міжгалактичному середовищі: 30% баріонів ще можуть пропасти». У ньому Данфорт припустив, що зниклі баріони, ймовірно, будуть знайдені у гарячому міжгалактичному середовищі (WHIM), подібному до Інтернету картині в просторі, який існує між галактиками.
Як зазначив Майкл Шулл - професор астрофізичних та планетарних наук з Університету Колорадо Боулдер та один із співавторів цього дослідження, цей дикий рельєф здавався ідеальним місцем для пошуку. "Саме тут природа стала дуже перекрученою. ," він сказав. "Цей міжгалактичний засіб містить нитки газу при температурі від декількох тисяч градусів до декількох мільйонів градусів".
Для перевірки цієї теорії команда використовувала дані Спектрографа космічного походження (COS) на космічному телескопі Хаббла, щоб дослідити WHIM поблизу квазару 1ES 1553. Потім вони використовували рентгенівську багатозіркову місію Європейського космічного агентства (ESA) ( XMM-Newton), щоб придивитися ближче до ознак баріонів, які з'явилися у вигляді високоіонізованих струменів кисневого газу, нагрітого до температури близько 1 млн. ° C (1,8 млн. ° F).
По-перше, дослідники використовували COS на космічному телескопі Хаббла, щоб отримати уявлення про те, де вони можуть знайти відсутніх баріонів у WHIM. Далі вони взяли на себе ці баріони за допомогою супутника XMM-Newton. Команда зробила висновок, що за густиною, яку вони зафіксували, при екстраполяції у весь Всесвіт цей над-іонізований кисневий газ може становити останні 30% звичайної речовини.
Як зазначив професор Шулл, ці результати не тільки розгадують таємницю відсутніх баріонів, але також можуть пролити світло на те, як почалася Всесвіт. "Це один із ключових стовпів тестування теорії Великого вибуху: з'ясування перепису баріону водню та гелію та все інше в періодичній таблиці", - сказав він.
Забігаючи наперед, Шулл вказав, що дослідники сподіваються підтвердити свої висновки, вивчаючи більш яскраві квазари. Шалл і Данфорт також вивчать, як газ кисню потрапив до цих регіонів міжгалактичного простору, хоча вони підозрюють, що він вибухнув там протягом мільярдів років від галактик і квазарів. Тим часом, однак, як „відсутність справи” стала частиною WHIM, залишається відкритим питанням. Як Данфорт запитав:
"Як це потрапляє з зірок і галактик весь шлях у міжгалактичний простір?" Між двома регіонами відбувається якась екологія, і деталі її недостатньо зрозумілі ".
Якщо припустити, що ці результати є правильними, вчені тепер можуть рухатися вперед за допомогою моделей космології, де враховується вся необхідна «нормальна матерія», що зробить нас на крок ближче до розуміння того, як Всесвіт формувалася та розвивалася. Тепер, якби ми могли просто знайти цю невловиму темну речовину і темну енергію, ми мали б повну картину Всесвіту! Ну добре, одна таємниця за часом ...
