Naukowcy spędzili dziesiątki lat na poszukiwaniu około jednej trzeciej „normalnej” materii Wszechświata. Nowe dane z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra mogą w końcu dostarczyć mile widzianej odpowiedzi.
Szczegółowe recenzje, analizy i obliczenia pozwoliły naukowcom zrozumieć, jak wiele normalnej materii (wodór, hel i inne pierwiastki) istniało od razu po Wielkim Wybuchu. W przedziale od pierwszych minut do miliarda lat większość normalnej materii znajdowała się w kosmicznym pyle, gazie i obiektach (gwiazdach i planetach).
To tylko problem. Jeśli zsumujemy masę całej normalnej materii we współczesnej przestrzeni, to trzecia część gdzieś upada (różni się od nie mniej tajemniczej ciemnej materii).
Jedna z teorii sugeruje, że brakująca masa jest zgrupowana w wielkoskalowe pasma ciepłego (mniej niż 100 000 K) i gorącego (ponad 100 000 K) gazu w przestrzeni międzygalaktycznej. Włókna te nazywane są „ciepłymi, międzygalaktycznymi ośrodkami” (WHIM). Nie są pokazywane w badaniach optycznych, ale część ciepłego gazu jest widoczna w świetle ultrafioletowym. Dzięki nowej technologii udało nam się znaleźć przekonujące dowody na istnienie WHIM. Astronomowie wykorzystali Obserwatorium Chandra do znalezienia i zbadania nici ciepłego gazu zlokalizowanych wzdłuż ścieżki do kwazara (jasnego źródła promieniowania rentgenowskiego), które zasila szybko rosnącą supermasywną czarną dziurę. Quasar usunięto o 3,5 miliarda lat świetlnych od nas.
Jeśli składnik gorącego gazu WHIM jest związany z tymi pasmami, niektóre z promieni rentgenowskich kwazara zostaną zaabsorbowane przez ten gorący gaz. Dlatego naukowcy próbowali znaleźć sygnaturę gorącego gazu wydrukowanego w świetle rentgenowskim kwazara.
Ścieżka światła
Problem polega jednak na tym, że sygnał absorpcji WHIM jest słaby w porównaniu z całkowitym promieniowaniem rentgenowskim kwazara. Z tego powodu podczas wyszukiwania całego widma promieniowania rentgenowskiego przy różnych długościach fal trudno jest odróżnić słabe charakterystyki WHIM od losowych fluktuacji.
Ale zespołowi udało się rozwiązać problem, koncentrując się tylko na niektórych częściach widma rentgenowskiego, zmniejszając prawdopodobieństwo fałszywych trafień. Najpierw zidentyfikowali galaktyki w pobliżu linii widzenia do kwazara, znajdującego się w tej samej odległości od Ziemi, co obszary ciepłego gazu. W ten sposób udało nam się znaleźć 17 możliwych wątków między kwazarem a naszą planetą, wyznaczając ich odległości. Ekspansja wszechświata rozciąga światło podczas podróży, więc wszelkie pochłanianie promieni rentgenowskich w tych włóknach zostanie przesunięte na bardziej czerwoną długość fali. Zawężenie wyszukiwania okazało się niezwykle przydatne, ale musiałem też zmagać się ze słabością absorpcji promieniowania rentgenowskiego.
Metoda umożliwiła wykrycie tlenu o charakterystyce wskazującej na jego obecność w gazie o temperaturze miliona Kelwinów. Ekstrapolacja tych danych pomogła uwzględnić całkowitą ilość brakującej materii. W przyszłości planują zastosować tę technikę do innych kwazarów, aby potwierdzić teorię o WHIM.
