I årtier har den dominerende kosmologiske model, der er anvendt af forskere, været baseret på teorien om, at der ud over baryonisk stof - alias. "Normal" eller "lysende" sag, som vi kan se - Universet indeholder også en betydelig mængde usynlig masse. Dette "Dark Matter" tegner sig for ca. 26,8% af universets masse, mens normale stoffer kun udgør 4,9%.
Mens søgningen efter Dark Matter fortsætter, og der endnu ikke findes direkte beviser, har videnskabsmænd også været opmærksomme på, at ca. 90% af universets normale sag stadig forblev uopdaget. I henhold til to nye undersøgelser, der for nylig blev offentliggjort, kan meget af denne normale sag - som består af filamenter af varm, diffus gas, der forbinder galakser sammen - endelig være blevet fundet.
Den første undersøgelse med titlen "En søgning efter varme / varme gasfilamenter mellem par af SDSS lysende røde galakser" dukkede op i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomic Society. Undersøgelsen blev ledet af Hideki Tanimura, en daværende ph.d.-kandidat ved University of British Columbia, og omfattede forskere fra det canadiske institut for avanceret forskning (CIFAR), Liverpool John Moores University og University of KwaZulu-Natal.
Den anden undersøgelse, der for nylig dukkede op online, fik titlen “Manglende baryoner i det kosmiske web afsløret af Sunyaev-Zel’dovich-effekten”. Dette team bestod af forskere fra University of Edinburgh og blev ledet Anna de Graaff, en studerende fra Institut for Astronomi ved Edinburghs Royal Observatory. Disse to hold arbejdede uafhængigt af hinanden og løste et problem med universets manglende stof.
Baseret på kosmologiske simuleringer har den fremherskende teori været, at universets tidligere uopdagede normale stof består af strenge af baryonisk stof - dvs. protoner, neutroner og elektroner - der flyder mellem galakser. Disse regioner er det, der er kendt som ”Cosmic Web”, hvor gas med lav densitet findes ved en temperatur på 105 til 107 K (-168 t0 -166 ° C; -270 til 266 ° F).
For deres undersøgelser konsulterede begge hold data fra Planck-samarbejdet, en venture, der blev opretholdt af Det Europæiske Rumorganisation, og som inkluderer alle dem, der har bidraget til Planck mission (ESA). Dette blev præsenteret i 2015, hvor det blev brugt til at oprette et termisk kort over universet ved at måle påvirkningen af Sunyaev-Zeldovich (SZ) -effekten.
Denne virkning henviser til en spektral forvrængning i den kosmiske mikrobølgebakgrund, hvor fotoner spredes med ioniseret gas i galakser og større strukturer. Under sin mission at studere kosmos, Planck satellit målte den spektrale forvrængning af CMB-fotoner med stor følsomhed, og det resulterende termiske kort er siden blevet brugt til at kortlægge universets storskala-struktur.
Imidlertid syntes filamenterne mellem galakser for svage til, at forskere kunne undersøge på det tidspunkt. For at afhjælpe dette konsulterede de to hold data fra Nord- og Syd-CMASS-galakskatalogerne, som blev produceret fra den 12. dataudgivelse af Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Fra dette datasæt valgte de derefter par galakser og fokuserede på mellemrummet mellem dem.
De stablede derefter de termiske data opnået af Planck for disse områder oven på hinanden for at styrke signalerne forårsaget af SZ-effekt mellem galakser. Som Dr. Hideki fortalte Space Magazine via e-mail:
”SDSS-galakseundersøgelsen giver en form af universets storskala struktur. Planck-observationen giver et himmelkort over gastryk med en bedre følsomhed. Vi kombinerer disse data for at undersøge den lave tætte gas i den kosmiske bane. ”
Mens Tanimura og hans team stablede data fra 260.000 galakspar, stablede de Graaff og hendes team data fra over en million. I sidste ende kom de to hold med stærke bevis for gasfilamenter, skønt deres målinger var forskellige. Mens Tanimuras team fandt, at densiteten af disse filamenter var omkring tre gange den gennemsnitlige tæthed i det omkringliggende tomrum, fandt de Graaf og hendes team, at de var seks gange den gennemsnitlige tæthed.
”Vi registrerer den lave tætte gas på den kosmiske bane statistisk ved hjælp af en stakningsmetode,” sagde Hideki. ”Det andet team bruger næsten den samme metode. Vores resultater er meget ens. Den største forskel er, at vi undersøger et nærliggende univers, på den anden side undersøger de et relativt længere univers. ”
Dette særlige aspekt af særligt interessant, idet det antyder, at med tiden er baryonisk sag på det kosmiske web blevet mindre tæt. Mellem disse to resultater tegnede undersøgelserne sig for mellem 15 og 30% af det samlede baryoniske indhold i universet. Selvom det stadig betyder, at en betydelig mængde af universets baryoniske sag stadig er at finde, er det ikke desto mindre et imponerende fund.
Som Hideki forklarede, understøtter deres resultater ikke kun den nuværende kosmologiske model for universet (Lambda CDM-modellen), men går også ud over det:
”Detaljen i vores univers er stadig et mysterium. Vores resultater kaster lys over det og afslører et mere præcist billede af universet. Da folk gik ud i havet og begyndte at lave et kort over vores verden, blev det ikke brugt til de fleste af menneskerne da, men vi bruger verdenskortet nu til at rejse til udlandet. På samme måde er et kort over hele universet muligvis ikke værdifuldt nu, fordi vi ikke har en teknologi til at gå langt ud til rummet. Dog kan det være værdifuldt 500 år senere. Vi er i den første fase af at lave et kort over hele universet. ”
Det åbner også muligheder for fremtidige undersøgelser af Comsic Web, som uden tvivl vil drage fordel af installationen af næste generations instrumenter som James Webb Telescope, Atacama Cosmology Telescope og Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). Med held og lykke vil de være i stand til at få øje på de resterende manglende sager. Derefter kan vi måske endelig nul ind på al den usynlige masse!
