Das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA hat zwei riesige intergalaktische Wolken aus diffusem heißem Gas entdeckt. Diese Wolken sind der bisher beste Beweis dafür, dass ein riesiges kosmisches Netz aus heißem Gas die lang gesuchte fehlende Materie enthält – etwa die Hälfte der Atome und Ionen im Universum.
Verschiedene Messungen geben eine gute Schätzung der Massendichte der Baryonen – der Neutronen und Protonen, aus denen die Atom- und Ionenkerne bestehen – im Universum vor 10 Milliarden Jahren. Irgendwann ist jedoch während der letzten 10 Milliarden Jahre ein großer Teil der Baryonen, die allgemein als „gewöhnliche Materie“ bezeichnet werden, um sie von dunkler Materie und dunkler Energie zu unterscheiden, verschwunden.
„Ein Inventar aller Baryonen in Sternen und Gasen innerhalb und außerhalb von Galaxien macht etwas mehr als die Hälfte der Baryonen aus, die kurz nach dem Urknall existierten“, erklärt Fabrizio Nicastro vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und Hauptautor einer Veröffentlichung in der Nature-Ausgabe vom 3. Februar 2005, in der die jüngsten Forschungsergebnisse beschrieben werden. 'Jetzt haben wir das wahrscheinliche Versteck der vermissten Baryonen gefunden.'
Nicastro und Kollegen sind nicht nur auf die vermissten Baryonen gestoßen – sie haben sie gesucht. Computersimulationen der Entstehung von Galaxien und Galaxienhaufen deuteten darauf hin, dass die fehlenden Baryonen in einem extrem diffusen netzartigen System von Gaswolken enthalten sein könnten, aus dem sich Galaxien und Galaxienhaufen gebildet haben.
Diese Wolken haben sich aufgrund ihres vorhergesagten Temperaturbereichs von einigen Hunderttausend bis zu einer Million Grad Celsius und ihrer extrem geringen Dichte der Entdeckung entzogen. Beweise für diese warm-heiße intergalaktische Materie (WHIM) wurden um unsere Galaxie oder in der Lokalen Gruppe von Galaxien entdeckt, aber das Fehlen definitiver Beweise für WHIM außerhalb unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft machte Schätzungen der universellen Massendichte von Baryonen unzuverlässig.
Die Entdeckung viel weiter entfernter Wolken erfolgte, als das Team die historische Röntgenaufhellung der quasarähnlichen Galaxie Mkn 421 nutzte, die im Oktober 2002 begann. Zwei Chandra-Beobachtungen von Mkn 421 im Oktober 2002 und Juli 2003 lieferten ausgezeichnete Ergebnisse hochwertige Röntgenspektraldaten. Diese Daten zeigten, dass zwei separate Wolken aus heißem Gas in Entfernungen von der Erde von 150 Millionen Lichtjahren und 370 Millionen Lichtjahren Röntgenstrahlen von Mkn 421 herausfilterten oder absorbierten.
Die Röntgendaten zeigen, dass Ionen von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Neon vorhanden sind und dass die Temperaturen der Wolken etwa 1 Million Grad Celsius betragen. Die Kombination dieser Daten mit Beobachtungen bei ultravioletten Wellenlängen ermöglichte es dem Team, die Dicke (etwa 2 Millionen Lichtjahre) und Massendichte der Wolken abzuschätzen.
Unter der Annahme, dass die Größe und Verteilung der Wolken repräsentativ ist, könnten Nicastro und Kollegen die erste zuverlässige Schätzung der durchschnittlichen Massendichte von Baryonen in solchen Wolken im gesamten Universum vornehmen. Sie fanden heraus, dass dies mit der Massendichte der fehlenden Baryonen übereinstimmt.
Mkn 421 wurde dreimal mit Chandras Low-Energy Transmission Grating (LETG), zweimal in Verbindung mit der High Resolution Camera (Mai 2000 und Juli 2003) und einmal mit dem Advanced CCD Imaging Spectrometer (Oktober 2002) beobachtet. Die Entfernung zu Mkn 421 beträgt 400 Millionen Lichtjahre.
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für das NASA Office of Space Science in Washington. Northrop Grumman aus Redondo Beach, Kalifornien, ehemals TRW, Inc., war der Hauptauftragnehmer für die Entwicklung des Observatoriums. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Weitere Informationen und Bildmaterial finden Sie unter: http://chandra.harvard.edu und http://chandra.nasa.gov
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung