U šezdesetim godinama astronomi su počeli primjećivati da Svemiru nedostaje neka masa. Između tekućih promatranja kosmosa i Teorije opće relativnosti, utvrdili su da veliki dio mase u Svemiru mora biti nevidljiv. Ali čak i nakon uključivanja ove "tamne materije", astronomi su još uvijek mogli činiti samo oko dvije trećine sve vidljive (aka. Barionske) materije.
To je stvorilo ono što astrofizičari nazivaju "problemom barijena koji nedostaje". Ali napokon su znanstvenici otkrili što može biti posljednja nestala normalna materija u Svemiru. Prema nedavnom istraživanju tima međunarodnih znanstvenika, ta se stvar koja nedostaje sastoji od nitnih visoko ioniziranog plina s kisikom koji leži u prostoru između galaksija.
Studija pod naslovom "Promatranja nestalih barijena u toplo-vrućem intergalaktičkom mediju" nedavno je objavljena u znanstvenom časopisu Priroda. Istraživanje je vodio Fabrizio Nicastro, istraživač iz Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) u Rimu, a uključili su članove nizozemskog Instituta za svemirska istraživanja SRON, Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku (CfA), Instituta za astronomiju Univerziteta Nacionalni Autonoma iz Meksika, Instituto Nacionalni astronomski fakultet, Óptica y Electrónica, Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) i više sveučilišta.
Za potrebe svoje studije, tim je savjetovao podatke iz niza instrumenata kako bi pregledao prostor u blizini kvazara zvanog 1ES 1553. Kvazari su izuzetno masivne galaksije s aktivnom galaktičkom nukleusom (AGN) koje emitiraju ogromne količine energije. Ta je energija rezultat plina i prašine nakupljenih na supermasivim crnim rupama (SMBH) u središtu njihovih galaksija, što rezultira crnim rupama koje zrače i mlazom pregrijanih čestica.
U prošlosti su istraživači vjerovali da je od normalne materije u Svemiru otprilike 10% vezano u galaksije, dok je 60% postojalo u difuznim oblacima plina koji ispunjavaju ogromne prostore između galaksija. Međutim, to i dalje ostavlja 30% normalne materije koja se ne vodi računa. Ova je studija, koja je bila vrhunac 20-godišnje potrage, pokušala utvrditi mogu li se posljednji barijeni naći i u intergalaktičkom prostoru.
Ovu je teoriju sugerirao Charles Danforth, znanstveni suradnik CU Boulder i koautor ove studije, u radu iz 2012. koji je objavljen u The Astrophysical Journal - pod naslovom "Popis Baryona u višefaznom intergalaktičkom mediju: 30% Baryona još uvijek nedostaje". U njemu je Danforth sugerirao da će nestali barioni vjerojatno biti pronađeni u toplo-vrućem intergalaktičkom mediju (WHIM), mrežnom uzorku u prostoru koji postoji između galaksija.
Kao što je Michael Shull - profesor astrofizičkih i planetarnih znanosti na Sveučilištu Colorado Boulder i jedan od koautora studije - rekao, ovaj divlji teren činio se savršenim mjestom za pogledati. "Tu je priroda postala vrlo perverzna ," On je rekao. "Ovaj intergalaktički medij sadrži žarulje plina pri temperaturama od nekoliko tisuća do nekoliko milijuna stupnjeva."
Da bi testirali ovu teoriju, tim je koristio podatke iz spektrografa kozmičkog podrijetla (COS) na svemirskom teleskopu Hubble za ispitivanje WHIM-a u blizini kvadrata 1ES 1553. Zatim su upotrijebili rendgensku misiju multi-zrcala Europske svemirske agencije (ESA) ( XMM-Newton) da pobliže potražimo znakove bariona koji su se pojavili u obliku visoko joniziranih mlazeva kisika plina zagrijanih na temperature od oko milijun ° C (1,8 milijuna ° F).
Prvo, istraživači su koristili COS na svemirskom teleskopu Hubble kako bi dobili ideju o tome gdje bi mogli pronaći nestale barione u WHIM-u. Zatim su se smjestili u one barione koristeći satelit XMM-Newton. Na gustoći koju su zabilježili, tim je zaključio da kada je ekstrapoliran u cijeli Svemir, taj super-ionizirani kisikov plin može predstavljati zadnjih 30% obične materije.
Kao što je prof. Shull nagovijestio, ovi rezultati ne samo da rješavaju misteriju nestalih barijena, već bi mogli rasvijetliti i način na koji je Svemir počeo. "Ovo je jedan od glavnih stupova ispitivanja teorije Velikog praska: pronalaženje popisa barijena vodika i helija i svega ostalog u periodičnoj tablici", rekao je.
Gledajući unaprijed, Shull je naznačio da se istraživači nadaju potvrditi svoja otkrića proučavanjem svjetlijih kvazara. Shull i Danforth također će istražiti kako je plin kisik dospio u ove regije međgalaktičkog prostora, iako sumnjaju da se tamo ispuhao tijekom milijardi godina iz galaksija i kvazara. U međuvremenu, međutim, kako je „nestala stvar“ postala dio WHIM-a ostaje otvoreno pitanje. Kao što je Danforth pitao:
"Kako se iz zvijezda i galaksija dolazi ovamo u intergalaktički svemir?" Između dvije regije odvija se neka vrsta ekologije, a njezini detalji se slabo razumiju. "
Pretpostavljajući da su ovi rezultati tačni, znanstvenici se sada mogu kretati naprijed s modelima kozmologije u kojima je obrađena sva potrebna "normalna materija", što će nas učiniti korak bliže razumijevanju kako se Svemir formirao i razvijao. Da smo samo mogli pronaći tu neuhvatljivu tamnu materiju i tamnu energiju, imali bismo cjelovitu sliku Univerzuma! Ah dobro, jedna misterija u isto vrijeme ...
