In den 1960er Jahren begannen Astronomen zu bemerken, dass dem Universum etwas Masse zu fehlen schien. Zwischen ständigen Beobachtungen des Kosmos und der Allgemeine Relativitätstheorie , stellten sie fest, dass ein Großteil der Masse im Universum unsichtbar sein musste. Aber selbst nach der Einbeziehung dieser „dunklen Materie“ konnten Astronomen nur etwa zwei Drittel der gesamten sichtbaren (auch baryonischen) Materie ausmachen.
Dies führte zu dem, was Astrophysiker als „fehlendes Baryonenproblem“ bezeichneten. Aber endlich haben Wissenschaftler die möglicherweise letzte fehlende normale Materie im Universum gefunden. nach a Kürzlich durchgeführte Studie von einem Team internationaler Wissenschaftler besteht diese fehlende Materie aus Filamenten aus hochionisiertem Sauerstoffgas, das sich im Raum zwischen den Galaxien befindet.
Die Studie mit dem Titel „ Beobachtungen der fehlenden Baryonen im warm-heißen intergalaktischen Medium “, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen ZeitschriftNatur.Die Studie wurde von Fabrizio Nicastro geleitet, einem Forscher der Nationales Institut für Astrophysik (INAF) in Rom und schlossen Mitglieder aus der SRON Niederländisches Institut für Weltraumforschung , das Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), die Institut für Astronomie Nationale Autonome Universität von Mexiko , das Nationales Institut für Astrophysik, Optik und Elektronik , das Institut für Astrophysik von La Plata (IALP-UNLP) und mehrere Universitäten.
Künstlerische Darstellung von ULAS J1120+0641, einem sehr weit entfernten Quasar, der von einem Schwarzen Loch mit einer zwei Milliarden Sonnenmasse angetriebenen Masse angetrieben wird. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Für ihre Studie konsultierte das Team Daten von einer Reihe von Instrumenten, um den Raum in der Nähe eines Quasars namens 1ES 1553 zu untersuchen. Quasare sind extrem massereiche Galaxien mit Aktive galaktische Kerne (AGN), die enorme Energiemengen emittieren. Diese Energie ist das Ergebnis der Anlagerung von Gas und Staub auf Supermassive Schwarze Löcher (SMBHs) im Zentrum ihrer Galaxien, was dazu führt, dass die Schwarzen Löcher Strahlung und Jets aus überhitzten Teilchen emittieren.
In der Vergangenheit glaubten Forscher, dass etwa 10 % der normalen Materie im Universum in Galaxien gebunden waren, während 60 % in diffusen Gaswolken existierten, die die weiten Räume zwischen den Galaxien ausfüllen. Dies ließ jedoch immer noch 30% der normalen Materie unberücksichtigt. Diese Studie, die den Höhepunkt einer 20-jährigen Suche darstellte, versuchte herauszufinden, ob die letzten Baryonen auch im intergalaktischen Raum gefunden werden könnten.
Diese Theorie wurde von Charles Danforth, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter an der CU Boulder und Co-Autor dieser Studie, in einem 2012 erschienenen Artikel vorgeschlagenDas Astrophysikalische Journal –mit dem Titel „ Die Baryonenzählung in einem mehrphasigen intergalaktischen Medium: 30% der Baryonen fehlen möglicherweise noch “. Darin schlug Danforth vor, dass die fehlenden Baryonen wahrscheinlich im warm-heißen intergalaktischen Medium (WHIM) zu finden sind, einem netzartigen Muster im Weltraum, das zwischen Galaxien existiert.
Wie Michael Shull – Professor für Astrophysikalische und Planetarische Wissenschaften an der University of Colorado Boulder und einer der Co-Autoren der Studie – angab, schien dieses wilde Terrain der perfekte Ort zu sein ,' er genannt . „Dieses intergalaktische Medium enthält Gasfäden mit Temperaturen von einigen tausend Grad bis zu einigen Millionen Grad.“
Nahaufnahme eines Sterns in der Nähe eines supermassereichen Schwarzen Lochs (künstlerische Darstellung). Quelle: ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesser
Um diese Theorie zu testen, verwendete das Team Daten des Cosmic Origins Spectrograph (COS) auf dem Hubble-Weltraumteleskop um die WHIM in der Nähe des Quasar 1ES 1553 zu untersuchen. Anschließend nutzten sie die der European Space Agency (ESA) Röntgen-Multi-Mirror-Mission (XMM-Newton), um genauer nach Anzeichen der Baryonen zu suchen, die in Form von hochionisierten Strahlen aus Sauerstoffgas auftraten, die auf Temperaturen von etwa 1 Million °C (1,8 Millionen °F) erhitzt wurden.
Zuerst nutzten die Forscher das COS des Hubble-Weltraumteleskops, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wo sie die fehlenden Baryonen im WHIM finden könnten. Als nächstes nahmen sie diese Baryonen mit dem XMM-Newton-Satelliten ins Visier. Bei den von ihnen aufgezeichneten Dichten kam das Team zu dem Schluss, dass dieses superionisierte Sauerstoffgas, wenn es auf das gesamte Universum extrapoliert wird, die letzten 30 % der gewöhnlichen Materie ausmachen könnte.
Wie Prof. Shull andeutete, lösen diese Ergebnisse nicht nur das Geheimnis der fehlenden Baryonen, sondern könnten auch Aufschluss darüber geben, wie das Universum begann. „Dies ist eine der wichtigsten Säulen beim Testen der Urknalltheorie: die Baryonenzählung von Wasserstoff und Helium und allem anderen im Periodensystem herauszufinden“, er genannt .
Mit Blick auf die Zukunft wies Shull darauf hin, dass die Forscher hoffen, ihre Ergebnisse durch die Untersuchung hellerer Quasare zu bestätigen. Shull und Danforth werden auch untersuchen, wie das Sauerstoffgas in diese Regionen des intergalaktischen Raums gelangte, obwohl sie vermuten, dass es im Laufe von Jahrmilliarden von Galaxien und Quasaren dorthin geblasen wurde. Wie die „Missing Matter“ in die WHIM aufgenommen wurde, bleibt jedoch zwischenzeitlich offen. Als Danforth fragte :
„Wie kommt es von den Sternen und den Galaxien hierher in den intergalaktischen Raum? Es gibt eine Art Ökologie zwischen den beiden Regionen, und die Details darüber sind kaum bekannt.“
Unter der Annahme, dass diese Ergebnisse stimmen, können Wissenschaftler nun mit Modellen der Kosmologie voranschreiten, bei denen die gesamte notwendige „normale Materie“ berücksichtigt wird, was uns dem Verständnis der Entstehung und Entwicklung des Universums einen Schritt näher bringen wird. Wenn wir jetzt nur diese schwer fassbare dunkle Materie und dunkle Energie finden könnten, hätten wir ein vollständiges Bild des Universums! Na ja, ein Geheimnis nach dem anderen…
