Enorme Chunk of Universe's Missing Matter Found

Een reusachtig reservoir van intergalactisch gas werd gedetecteerd liggend langs een wandvormig stelsel van sterrenstelsels ongeveer 400 miljoen lichtjaar verwijderd van de aarde, het sterkste bewijs dat de "ontbrekende materie" in het nabije universum zich in een enorm web van hete , diffuus gas.

Observaties van NASA's Chandra X-ray Observatory en ESA's XMM-Newton observatorium hebben astronomen toegestaan ​​om de ontbrekende materie te onderzoeken, wat niet hetzelfde is als donkere materie. De ontbrekende materie bestaat uit baryons, deeltjes zoals protonen en elektronen die het grootste deel uitmaken van de massa van de zichtbare materie in het universum.

Een verscheidenheid aan metingen van gaswolken op afstand en melkwegstelsels hebben een goede schatting opgeleverd van de hoeveelheid "normale materie" die aanwezig was toen het universum slechts een paar miljard jaar oud was. Maar een inventaris van het veel oudere, nabije universum ontdekte slechts ongeveer de helft van de normale hoeveelheid? een verrassend tekort.

Waar bevindt deze ontbrekende materie zich dan in het nabije universum? Een recente studie voorspelt dat de ontbrekende materie meestal wordt gevonden in een web van heet, diffuus gas, bekend als het Warm-Hot Intergalactic Medium (WHIM). Wetenschappers geloven dat de WHIM bestaat uit materiaal dat overblijft na de vorming van sterrenstelsels, verrijkt met elementen die uit de sterrenstelsels zijn geblazen. ??

"Het bewijs voor de WHIM is echt moeilijk te vinden omdat dit spul zo diffuus en gemakkelijk te doorzien is", zei hoofdauteur Taotao Fang van de Universiteit van Californië in Irvine. "Dit verschilt van veel gebieden van de astronomie waar we moeite hebben om door verduisterend materiaal te zien."

Om de WHIM te lokaliseren, onderzochten de onderzoekers röntgenwaarnemingen van een snelgroeiend supermassief zwart gat dat bekend staat als een actieve galactische kern of AGN. De AGN bevindt zich op ongeveer twee miljard lichtjaar afstand en genereert immense hoeveelheden röntgenlicht omdat het materie naar binnen zuigt.

Langs de zichtlijn naar deze AGN, op een afstand van ongeveer 400 lichtjaar afstand, ligt de zogenaamde beeldhouwermuur. De "muur" is een grote diffuse structuur die zich uitstrekt over tientallen miljoenen lichtjaren en duizenden sterrenstelsels bevat.

Als de theoretische simulaties van de wetenschappers correct zijn, zou de Beeldhouwersmuur mogelijk ook een belangrijk reservoir van de WHIM kunnen bevatten. De WHIM in de muur zou enkele röntgenstralen van de AGN moeten absorberen als ze hun reis door de intergalactische ruimte naar de aarde maken.

Absorptie van X-stralen door zuurstofatomen in de WHIM werd duidelijk gedetecteerd door Fang en zijn collega's. De kenmerken van de absorptie zijn consistent met de afstand van de beeldhouwermuur, evenals de voorspelde temperatuur en dichtheid van de WHIM.

De resultaten van dit onderzoek geven wetenschappers het vertrouwen dat de WHIM zich ook in andere grootschalige structuren kan bevinden.

Eerdere geclaimde detecties van de hete component van de WHIM zijn controversieel omdat ze zijn gemaakt met slechts één röntgentelescoop, dus de statistische significantie van de meerderheid van de resultaten is in twijfel getrokken.

"Het hebben van goede detecties van de WHIM met twee verschillende telescopen is echt een groot probleem," zei co-auteur David Buote, ook van de Universiteit van Californië in Irvine. "Dit geeft ons veel vertrouwen dat we deze ontbrekende kwestie echt hebben gevonden."

De nieuwe studie verwijdert ook nog een andere onzekerheid van eerdere claims: aangezien de afstand van de beeldhouwermuur al bekend is, is de statistische significantie van de absorptiedetectie aanzienlijk verbeterd ten opzichte van eerdere "blinde" zoekopdrachten.

Deze eerdere zoekopdrachten probeerden de WHIM te vinden door heldere AGN in willekeurige richtingen in de lucht te observeren, in de hoop dat hun gezichtslijn een voorheen onontdekte grootschalige structuur zou kruisen.

In het verleden waren bevestigde detecties van de WHIM moeilijk vanwege de extreem lage dichtheid van de structuur. Met behulp van waarnemingen en simulaties hebben wetenschappers berekend dat de WHIM een dichtheid heeft die overeenkomt met slechts 6 protonen per kubieke meter. Ter vergelijking: het interstellaire medium, dat het diffuse gas is dat zich tussen sterren in onze eigen melkweg bevindt, heeft typisch ongeveer een miljoen waterstofatomen per kubieke meter.

"Bewijs voor de WHIM is zelfs veel moeilijker te vinden geweest dan bewijs voor donkere materie, dat onzichtbaar is maar kan worden opgespoord vanwege zijn gravitatie-effecten op sterren en sterrenstelsels," zei Fang.

De resultaten van de studie werden gepubliceerd in het 10 mei nummer van The Astrophysical Journal.

  • De vreemdste dingen in de ruimte
  • Major Space Telescopes
  • The Big Bang: Solid Theory, maar Mysteries Still blijven