I decennier har den dominerande kosmologiska modellen som används av forskare baserats på teorin som förutom baryonisk materia - alias. "Normal" eller "lysande" materia, som vi kan se - universum innehåller också en betydande mängd osynlig massa. Detta "Dark Matter" står för ungefär 26,8% av universumets massa, medan normal materia står för bara 4,9%.
Medan sökandet efter Dark Matter pågår och direkta bevis ännu inte hittats, har forskare också varit medvetna om att ungefär 90% av universumets normala fråga fortfarande förblev oupptäckta. Enligt två nya studier som nyligen publicerats kan mycket av denna normala fråga - som består av filament av het, diffus gas som binder galaxer samman - äntligen ha hittats.
Den första studien, med titeln "En sökning efter varma / heta gasfilament mellan par av SDSS-lysande röda galaxer", dök upp i Månadsmeddelanden från Royal Astronomic Society. Studien leddes av Hideki Tanimura, en dåvarande doktorand vid University of British Columbia, och inkluderade forskare från Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR), Liverpool John Moores University och University of KwaZulu-Natal.
Den andra studien, som nyligen dök upp på nätet, fick titeln ”Missing Baryons in the Cosmic Web Reveals by the Sunyaev-Zel’dovich Effect”. Detta team bestod av forskare från University of Edinburgh och leddes Anna de Graaff, en forskarstuderande från Institute for Astronomy vid Edinburghs Royal Observatory. Dessa två team arbetade oberoende av varandra och hanterade ett problem med universums saknade materia.
Baserat på kosmologiska simuleringar har den dominerande teorin varit att den tidigare oupptäckta normala materien i universum består av strängar av baryoniskt material - dvs protoner, neutroner och elektroner - som flyter mellan galaxer. Dessa regioner är vad som kallas ”Cosmic Web”, där gas med låg densitet finns vid en temperatur av 105 till 107 K (-168 t0 -166 ° C; -270 till 266 ° F).
För sina studier, konsulterade båda grupperna data från Planck Collaboration, ett företag som upprätthålls av Europeiska rymdorganisationen som inkluderar alla de som bidragit till Planck uppdrag (ESA). Detta presenterades 2015, där det användes för att skapa en termisk karta över universum genom att mäta påverkan av Sunyaev-Zeldovich (SZ) -effekten.
Denna effekt avser en spektral distorsion i den kosmiska mikrovågsugnbakgrunden, där fotoner sprids av joniserad gas i galaxer och större strukturer. Under sitt uppdrag att studera kosmos, Planck satelliten mätte den spektrala distorsionen av CMB-fotoner med stor känslighet, och den resulterande termiska kartan har sedan dess använts för att kartlägga universums storskaliga struktur.
Men filamenten mellan galaxerna verkade för svaga för forskare att undersöka vid den tiden. För att avhjälpa detta konsulterade de två lagen data från norr- och södra CMASS-galaxkatalogerna, som producerades från den 12: e datalanseringen av Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Från denna datauppsättning valde de sedan galaxpar och fokuserade på utrymmet mellan dem.
De staplade sedan de termiska data som erhållits av Planck för dessa områden ovanpå varandra för att stärka signalerna orsakade av SZ-effekt mellan galaxer. Som Dr. Hideki berättade för Space Magazine via e-post:
”SDSS-galaxundersökningen ger en form på universums storskaliga struktur. Planck-observationen ger en karta över allt himmel med gastryck med bättre känslighet. Vi kombinerar dessa data för att undersöka den låga täta gasen i den kosmiska webben. ”
Medan Tanimura och hans team staplade data från 260 000 galaxpar, staplade de Graaff och hennes team data från över en miljon. Till slut kom de två lagen med starka bevis på gasfilament, även om deras mätningar skilde sig något åt. Medan Tanimuras team fann att densiteten för dessa filament var ungefär tre gånger den genomsnittliga densiteten i det omgivande tomrummet, fann de Graaf och hennes team att de var sex gånger den genomsnittliga densiteten.
"Vi upptäcker den låga täta gasen i den kosmiska webben statistiskt med en staplingsmetod," sade Hideki. ”Det andra teamet använder nästan samma metod. Våra resultat är väldigt lika. Den största skillnaden är att vi undersöker ett närliggande universum, å andra sidan söker de ett relativt längre universum. ”
Denna speciella aspekt av särskilt intressant, eftersom den antyder att med tiden har baryonmaterial på Cosmic Web blivit mindre täta. Mellan dessa två resultat stod studierna mellan 15 och 30% av universumets totala baryoniska innehåll. Även om det skulle innebära att en betydande mängd av universumets baryoniska fråga fortfarande finns kvar, är det ändå ett imponerande fynd.
Som Hideki förklarade stöder deras resultat inte bara den nuvarande kosmologiska modellen för universum (Lambda CDM-modellen) utan går också utöver den:
”Detaljen i vårt universum är fortfarande ett mysterium. Våra resultat belyser det och avslöjar en mer exakt bild av universum. När människor gick ut till havet och började göra en karta över vår värld, användes den inte för de flesta av människorna då, men vi använder världskartan nu för att resa utomlands. På samma sätt kanske en karta över hela universum inte är värdefull nu eftersom vi inte har en teknik för att gå långt ut i rymden. Men det kan vara värdefullt 500 år senare. Vi är i det första steget att göra en karta över hela universum. ”
Det öppnar också möjligheter för framtida studier av Comsic Web, som utan tvekan kommer att dra nytta av utplaceringen av nästa generations instrument som James Webb Telescope, Atacama Cosmology Telescope och Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). Med någon lycka kommer de att kunna se de återstående saknade föremålen. Då kan vi kanske äntligen noll in på all den osynliga massan!
