I 1960'erne begyndte astronomer at bemærke, at universet syntes at mangle en vis masse. Mellem igangværende observationer af kosmos og teorien om generel relativitet bestemte de, at en stor del af massen i universet måtte være usynlig. Men selv efter inkluderingen af denne "mørke substans" kunne astronomer stadig kun udgøre omkring to tredjedele af alt det synlige (alias baryoniske) stof.
Dette gav anledning til, hvad astrofysikere kaldte ”det manglende baryonproblem”. Men endelig har forskere fundet, hvad der meget vel kan være den sidste manglende normale stof i universet. Ifølge en nylig undersøgelse foretaget af et team af internationale forskere, består denne manglende stof af filamenter af stærkt ioniseret iltgas, der ligger i rummet mellem galakser.
Undersøgelsen med titlen "Observationer af de manglende baryoner i det varme varme intergalaktiske medium" dukkede for nylig op i det videnskabelige tidsskrift Natur. Undersøgelsen blev ledet af Fabrizio Nicastro, en forsker fra Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) i Rom og omfattede medlemmer fra SRON Netherlands Institute for Space Research, Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Instituto de Astronomia Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) og flere universiteter.
Af hensyn til deres undersøgelse konsulterede teamet data fra en række instrumenter til at undersøge rummet nær en kvasar kaldet 1ES 1553. Kvasarer er ekstremt massive galakser med Active Galactic Nuclei (AGN), der udsender enorme mængder energi. Denne energi er resultatet af, at gas og støv overføres til supermassive sorte huller (SMBH'er) i midten af deres galakser, hvilket resulterer i, at de sorte huller udsender stråling og jetfly af overophedede partikler.
Tidligere troede forskere, at af det normale stof i universet var ca. 10% bundet op i galakser, mens 60% eksisterede i diffuse gasskyer, der fylder de store rum mellem galakser. Imidlertid efterlod dette stadig 30% af den normale sag, der ikke blev rapporteret om. Denne undersøgelse, som var kulminationen på en 20-årig søgning, forsøgte at bestemme, om de sidste baryoner også kunne findes i intergalaktisk rum.
Denne teori blev foreslået af Charles Danforth, en forskningsassistent ved CU Boulder og en medforfatter til denne undersøgelse, i et papir fra 2012, der optrådte i The Astrophysical Journal - med titlen “The Baryon Census in a Multiphase Intergalactic Medium: 30% of the Baryons May still Missing”. I den antydede Danforth, at de manglende baryoner sandsynligvis kunne findes i det varm-varme intergalaktiske medium (WHIM), et weblignende mønster i rummet, der findes mellem galakser.
Som Michael Shull - en professor i astrofysiske og planetariske videnskaber ved University of Colorado Boulder og en af medforfatterne til undersøgelsen - antydede, syntes dette vilde terræn som det perfekte sted at se på. ”Det er her naturen er blevet meget pervers. ," han sagde. "Dette intergalaktiske medium indeholder gasfilamenter ved temperaturer fra et par tusinde grader til et par millioner grader."
For at teste denne teori brugte teamet data fra Cosmic Origins Spectrograph (COS) på Hubble-rumteleskopet til at undersøge WHIM i nærheden af kvasaren 1ES 1553. De brugte derefter Det Europæiske Rumagenturs (ESA) røntgenstråle-spejlmission ( XMM-Newton) for at se nærmere på tegn på baryoner, der optrådte i form af stærkt ioniserede jetstoffer med iltgas opvarmet til temperaturer på ca. 1 million ° C (1,8 millioner ° F).
Først brugte forskerne COS på Hubble-rumteleskopet for at få en idé om, hvor de kunne finde de manglende baryoner i WHIM. Derefter samledes de på de baryoner ved hjælp af XMM-Newton-satellitten. Ved tætheden, de registrerede, konkluderede teamet, at denne superioniserede iltgas, når den blev ekstrapoleret til hele universet, kunne tegne sig for de sidste 30% af almindeligt stof.
Som prof. Shull antydede, løser disse resultater ikke kun mysteriet med de manglende baryoner, men kunne også kaste lys over, hvordan universet begyndte. ”Dette er en af de vigtigste søjler i test af Big Bang-teorien: At finde ud af baryon-tællingen for brint og helium og alt andet i den periodiske tabel,” sagde han.
Når man ser fremad, indikerede Shull, at forskerne håber at bekræfte deres fund ved at studere mere lyse kvasarer. Shull og Danforth vil også undersøge, hvordan iltgassen kom til disse regioner i intergalaktisk rum, skønt de formoder, at den blev sprængt der i løbet af milliarder af år fra galakser og kvasarer. I mellemtiden er det imidlertid et åbent spørgsmål, hvordan den "manglende sag" blev en del af WHIM. Som Danforth spurgte:
”Hvordan kommer det fra stjernerne og galakserne helt ud her ind i intergalaktisk rum? Der er en slags økologi mellem de to regioner, og detaljerne i dette er dårligt forstået. ”
Hvis vi antager, at disse resultater er korrekte, kan videnskabsfolk nu gå videre med modeller af kosmologi, hvor der tages højde for alle de nødvendige "normale sager", hvilket vil sætte os et skridt tættere på at forstå, hvordan universet dannede sig og udviklede sig. Hvis vi bare kunne finde den undvigende mørke stof og mørk energi, ville vi have et komplet billede af universet! Ah godt, et mysterium ad gangen ...
