Naukowcy w końcu ODNALEŹLI „brakującą materię” wszechświata: Nieuchwytna substancja została odkryta w włóknie o temperaturze 10 milionów stopni – rozwiązując zagadkę trwającą od dziesięcioleci
Opublikowano: | Zaktualizowano:
Po 10 latach poszukiwań naukowcom w końcu udało się odnaleźć „brakującą materię” we wszechświecie.
Aby nasze modele kosmologiczne działały, naukowcy wiedzą, że we Wszechświecie musi być pewna ilość materii – substancji, z której składa się wszystko, co widzimy.
Problem polega na tym, że tylko jedna trzecia tej materii została kiedykolwiek zaobserwowana , a reszta zaginęła.
Teraz eksperci z Europejskiej Agencji Kosmicznej twierdzą, że być może udało im się rozwiązać tę zagadkę.
Naukowcy uważają, że „brakująca” materia znajduje się w rozległym włóknie gazów o temperaturze 10 milionów stopni, rozciągającym się w głębinach wszechświata.
Mając długość ponad 23 milionów lat świetlnych, ta kosmiczna wstęga zawiera 10 razy więcej materii niż Droga Mleczna.
Ogromna nić łączy cztery gromady galaktyk, z których każda zawiera tysiące pojedynczych galaktyk wypełnionych miliardami gwiazd.
„Wygląda na to, że „brakująca” materia może rzeczywiście kryć się w trudnych do zobaczenia niciach przeplatających wszechświat” – powiedział współautor pracy, dr Norbert Schartel, naukowiec pracujący przy projekcie teleskopu XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).
Naukowcy odkryli rozległy pas gazu o temperaturze 10 milionów stopni rozciągający się przez przestrzeń kosmiczną. Może to właśnie tam kryje się ukryta materia wszechświata
Włókno rozciąga się ukośnie od Ziemi i stanowi część Supergromady Shapleya – zbioru 8000 galaktyk, która jest jedną z największych struktur we wszechświecie.
Nić jest tak długa, że jej przebycie porównywalne byłoby do przejścia Drogi Mlecznej od końca do końca ponad 230 razy.
Gdy gazy zapadają się do środka pod wpływem grawitacji, wytwarzają ogromne ilości energii, która sprawia, że gaz staje się niezwykle gorący.
Jednakże ze względu na tak duże rozproszenie gazu, włókna emitują bardzo słabe światło, które trudno odróżnić od światła pobliskich galaktyk i czarnych dziur.
Główny badacz, dr Konstantinos Migkas z Obserwatorium w Lejdzie w Holandii, powiedział w wywiadzie dla MailOnline: „W tym rzadkim, rozproszonym i słabo emitującym gazie znajduje się wiele supermasywnych czarnych dziur, które emitują duże ilości promieniowania rentgenowskiego, tłumiąc sygnał z włókien i ich gazu.
„To tak, jakby próbować zobaczyć płomień świecy obok 10 jasnych latarek z odległości 100 metrów”.
Nie mogąc wyizolować światła pochodzącego z samego gazu, astronomowie nie byli w stanie określić, ile ukrytej masy Wszechświata on zawiera.
W nowym artykule opublikowanym w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics astronomowie po raz pierwszy w historii dokonali tego przy użyciu dwóch potężnych teleskopów rentgenowskich.
Włókno gazowe biegnie ukośnie od Ziemi i stanowi część Supergromady Shapleya, zbioru ponad 8000 galaktyk, która jest jedną z największych struktur we wszechświecie
Dzięki wykorzystaniu potężnych teleskopów kosmicznych astronomowie byli w stanie odróżnić promieniowanie rentgenowskie gazu od źródeł zanieczyszczeń, takich jak supermasywne czarne dziury
Aby zrozumieć, w jaki sposób ewoluował wszechświat, kosmolodzy stworzyli symulacje zwane modelami.
Modele te okazały się niezwykle skuteczne w przewidywaniu rozmieszczenia galaktyk i innych struktur.
Modele te mówią naukowcom również, że we wszechświecie powinna znajdować się pewna ilość normalnej materii.
Jednakże zaobserwowano tylko około 20–30 procent przewidywanej ilości materii.
Jeśli ta materia istnieje, może być rozproszona w postaci włókien gazu łączących gęste gromady galaktyk.
Jeśli nie, oznacza to, że najlepsze modele wszechświata, jakie stworzyli naukowcy, są jednak błędne.
Naukowcy połączyli obserwacje z teleskopu XMM-Newton należącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej i teleskopu rentgenowskiego Suzaku należącego do Japońskiej Agencji Eksploracji Aerokosmicznej (JAXA).
Podczas gdy Suzaku mapował słabe promieniowanie rentgenowskie gazu na dużym obszarze, XMM-Newton był w stanie zlokalizować źródła zanieczyszczających promieni rentgenowskich, takie jak supermasywne czarne dziury.
Współautor pracy, dr Florian Pacaud z Uniwersytetu w Bonn, mówi: „Dzięki XMM-Newton mogliśmy zidentyfikować i usunąć te kosmiczne zanieczyszczenia, wiedzieliśmy więc, że mamy do czynienia z gazem w żarniku i niczym innym”.
Po raz pierwszy w historii naukowcom udało się poznać właściwości włókna kosmicznego.
Dla naukowców najbardziej ekscytujące jest to, że obserwacje te potwierdzają, że ich modele wszechświata były od początku poprawne.
Dr Migkas twierdzi: „Na podstawie kosmologicznych symulacji struktur na dużą skalę przypominających wszechświat widzimy, że ta brakująca materia powinna znajdować się w tych sznurach gazu i galaktyk, a także mieć określoną temperaturę i gęstość”.
„W naszych badaniach po raz pierwszy jednoznacznie potwierdziliśmy, że rzeczywiście istnieją włókna kosmiczne charakteryzujące się dokładnie taką gęstością i temperaturą gazu, jaka jest przewidywana przez nasz obecny model kosmologiczny”.
To bardzo dobry dowód na to, że struktura lokalnego wszechświata na dużą skalę wygląda tak, jak przewidują naukowcy.
Po raz pierwszy naukowcy byli w stanie wypracować właściwości jednej z nici tworzących kosmiczną sieć. Kosmolodzy uważają, że może to być miejsce, w którym ukryta jest ukryta masa przewidziana przez ich modele
Odkrycia te nie tylko ujawniają dotychczas nieobserwowane nici materii przebiegające przez wszechświat, ale także pokazują, że gromady galaktyk są połączone na ogromnych odległościach.
Oznacza to, że niektóre z najgęstszych i najbardziej ekstremalnych struktur we wszechświecie mogą być częścią ogromnej „kosmicznej sieci”.
To niewidzialna pajęczyna włókien, która może stanowić podstawę struktury wszystkiego, co widzimy wokół nas.
Teraz jesteśmy o krok bliżej zrozumienia, w jaki sposób ta sieć ze sobą współdziała.
„Zwykła” materia, z której składa się wszystko, co widzimy, odpowiada zaledwie pięciu procentom znanego wszechświata. Reszta składa się z tak zwanej „ciemnej materii”.
Przez dziesięciolecia co najmniej połowa tej regularnej materii pozostawała niezauważona, ale w ostatnich latach naukowcy przeprowadzili pierwsze bezpośrednie obserwacje „kosmicznej sieci” włókien rozciągających się między galaktykami.
Włókna te składają się z gazu o temperaturze od 100 000°C (180 032 °F) do 10 milionów°C (50 milionów°F). Eksperci uważają, że struktury te mogą odpowiadać za „brakującą” zwykłą materię.
Badania szacują, że około 95 procent wszechświata składa się z mieszanki „ciemnej materii” i „ciemnej energii”, której obecność można wyczuć jedynie poprzez przyciąganie grawitacyjne, ale nigdy nie została zaobserwowana bezpośrednio.
Mniej znany jest jednak fakt, że brakuje także około połowy zwykłej materii.
W 2015 roku zespół kierowany przez naukowca z Uniwersytetu Genewskiego Dominique'a Eckerta stwierdził, że te „brakujące bariony” – cząstki subatomowe składające się z trzech kwarków – zostały wykryte ze względu na ich rentgenowskie ślady w masywnej gromadzie galaktyk znanej jako Abell 2744.
Za pomocą teleskopu kosmicznego XMM-Newton naukowcy odkryli, że materia skupia się w sieć węzłów i połączeń za pomocą rozległych włókien, zwanych „kosmiczną siecią”.
Badania galaktyk na dużą skalę wykazały, że rozkład zwykłej materii we wszechświecie nie jest jednorodny.
Zamiast tego, pod wpływem grawitacji, materia skupia się w tzw. struktury włókniste, tworząc sieć węzłów i połączeń zwaną „kosmiczną siecią”.
Obszary, w których działa największa siła grawitacyjna, zapadają się i tworzą węzły sieci, jak np. Abell 2744.
Aby dokonać odkrycia, naukowcy skupili się na Abell 2744 — olbrzymim gromadzie galaktyk charakteryzującej się złożonym rozkładem ciemnej i jasnej materii w centrum.
Podobnie jak w sieciach neuronowych, węzły te łączą się ze sobą za pomocą włókien, w których naukowcy zidentyfikowali obecność gazu, a co za tym idzie, brakującą zwykłą materię, z której — jak się uważa — zbudowany jest wszechświat.
Daily Mail
