Στη δεκαετία του 1960, οι αστρονόμοι άρχισαν να παρατηρούν ότι το Σύμπαν φαίνεται να έλειπε κάποια μάζα. Μεταξύ των τρεχουσών παρατηρήσεων του Κόσμου και της Θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας, αποφάσισαν ότι ένα μεγάλο μέρος της μάζας στο Σύμπαν έπρεπε να είναι αόρατο. Αλλά ακόμη και μετά τη συμπερίληψη αυτής της «σκοτεινής ύλης», οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν μόνο τα δύο τρίτα περίπου της ορατής (γνωστής και ως βαρυονικής) ύλης.
Αυτό προκάλεσε αυτό που οι αστροφυσικοί χαρακτήρισαν το «πρόβλημα του βαρυόνου που λείπει». Αλλά επιτέλους, οι επιστήμονες ανακάλυψαν τι μπορεί να είναι η τελευταία φυσιολογική ύλη που λείπει στο Σύμπαν. Σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη μιας ομάδας διεθνών επιστημόνων, αυτή η ουσία που λείπει αποτελείται από νήματα υψηλής ιονισμένο αέριο οξυγόνου που βρίσκεται στο διάστημα μεταξύ των γαλαξιών.
Η μελέτη, με τίτλο «Παρατηρήσεις των βαρυόνων που λείπουν στο ζεστό-ζεστό διαγαλαξιακό μέσο», εμφανίστηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Φύση. Η μελέτη διεξήχθη από τον Fabrizio Nicastro, ερευνητή από το Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) στη Ρώμη, και περιλάμβανε μέλη από το SRON Netherlands Institute for Space Research, το Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), το Instituto de Astronomia Universidad Nacional Autonoma de Mexico, το Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, το Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) και πολλά πανεπιστήμια.
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα συμβουλεύτηκε δεδομένα από μια σειρά οργάνων για να εξετάσει το χώρο κοντά σε ένα κβάζαρ που ονομάζεται 1ES 1553. Τα κβάζαρ είναι εξαιρετικά τεράστιοι γαλαξίες με ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (AGN) που εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Αυτή η ενέργεια είναι το αποτέλεσμα του αερίου και της σκόνης να συσσωρεύεται σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (SMBHs) στο κέντρο των γαλαξιών τους, με αποτέλεσμα οι μαύρες τρύπες να εκπέμπουν ακτινοβολία και πίδακες υπερθέρμανσης σωματιδίων.
Στο παρελθόν, οι ερευνητές πίστευαν ότι από τη φυσιολογική ύλη στο Σύμπαν, περίπου το 10% ήταν συνδεδεμένο σε γαλαξίες, ενώ το 60% υπήρχε σε διάχυτα σύννεφα αερίου που γεμίζουν τους τεράστιους χώρους μεταξύ των γαλαξιών. Ωστόσο, αυτό άφησε ακόμη το 30% της κανονικής ύλης. Αυτή η μελέτη, η οποία ήταν το αποκορύφωμα μιας εικοσαετούς έρευνας, προσπάθησε να προσδιορίσει εάν τα τελευταία βαρυόνια θα μπορούσαν επίσης να βρεθούν σε διαγαλαξιακό χώρο.
Αυτή η θεωρία προτάθηκε από τον Charles Danforth, ερευνητικό συνεργάτη στο CU Boulder και συν-συγγραφέας αυτής της μελέτης, σε ένα έγγραφο του 2012 που εμφανίστηκε στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα - με τίτλο «Η απογραφή Baryon σε ένα πολυφασικό διαγαλαξιακό μέσο: το 30% των Baryons ενδέχεται να λείπουν». Σε αυτό, ο Danforth πρότεινε ότι τα χαμένα baryons ήταν πιθανό να βρεθούν στο ζεστό-ζεστό διαγαλαξιακό μέσο (WHIM), ένα μοτίβο ιστού στον χώρο που υπάρχει μεταξύ των γαλαξιών.
Όπως ανέφερε ο Michael Shull - καθηγητής Αστροφυσικών και Πλανητικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Μπόλντερ και ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης - αυτό το άγριο έδαφος φαινόταν σαν το τέλειο μέρος για να δούμε. "Εδώ η φύση έχει γίνει πολύ διεστραμμένη ," αυτός είπε. "Αυτό το διαγαλαξιακό μέσο περιέχει νήματα αερίου σε θερμοκρασίες από μερικές χιλιάδες βαθμούς έως μερικά εκατομμύρια βαθμούς."
Για να δοκιμάσει αυτή τη θεωρία, η ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από το Cosmic Origins Spectrograph (COS) στο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble για να εξετάσει το WHIM κοντά στο quasar 1ES 1553. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν την αποστολή πολλαπλών καθρεφτών ακτίνων X της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA) ( XMM-Newton) για να κοιτάξετε πιο κοντά για σημάδια των βαρυονίων, τα οποία εμφανίστηκαν με τη μορφή εκτονωμένων αεριωθούμενων αεριωθούμενων αερίων οξυγόνου σε θερμοκρασίες περίπου 1 εκατομμυρίου ° C (1,8 εκατομμύρια ° F).
Κατ 'αρχάς, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το COS στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble για να πάρουν μια ιδέα για το πού θα μπορούσαν να βρουν τα χαμένα βαρίνια στο WHIM. Στη συνέχεια, έφτασαν σε αυτά τα μπαράνια χρησιμοποιώντας τον δορυφόρο XMM-Newton. Στις πυκνότητες που κατέγραψαν, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι όταν επεκτείνεται σε ολόκληρο το Σύμπαν, αυτό το υπερ-ιονισμένο αέριο οξυγόνου θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει το τελευταίο 30% της συνηθισμένης ύλης.
Όπως ανέφερε ο καθηγητής Shull, αυτά τα αποτελέσματα όχι μόνο επιλύουν το μυστήριο των χαμένων βαρυονίων, αλλά θα μπορούσαν επίσης να ρίξουν φως στο πώς ξεκίνησε το Σύμπαν. «Αυτός είναι ένας από τους βασικούς πυλώνες για τη δοκιμή της θεωρίας του Big Bang: να καταλάβουμε την απογραφή υδρογόνου και ηλίου baryon και οτιδήποτε άλλο στον περιοδικό πίνακα», είπε.
Κοιτώντας μπροστά, ο Shull ανέφερε ότι οι ερευνητές ελπίζουν να επιβεβαιώσουν τα ευρήματά τους μελετώντας πιο φωτεινά κβάζαρ. Ο Shull και ο Danforth θα διερευνήσουν επίσης πώς το αέριο οξυγόνο έφτασε σε αυτές τις περιοχές διαγαλαξιακού χώρου, αν και υποψιάστηκαν ότι διοχετεύτηκε εκεί κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών από γαλαξίες και κβάζαρ. Εν τω μεταξύ, ωστόσο, πώς το «λείπει θέμα» έγινε μέρος του WHIM παραμένει ανοιχτή ερώτηση. Όπως ρώτησε ο Danforth:
«Πώς φτάνει από τα αστέρια και τους γαλαξίες μέχρι εδώ μέσα στον διαγαλαξιακό χώρο ;. Υπάρχει κάποιο είδος οικολογίας που συμβαίνει μεταξύ των δύο περιοχών και οι λεπτομέρειες του είναι ελάχιστα κατανοητές. "
Υποθέτοντας ότι αυτά τα αποτελέσματα είναι σωστά, οι επιστήμονες μπορούν τώρα να προχωρήσουν με μοντέλα κοσμολογίας όπου λογίζεται όλη η απαραίτητη «φυσική ύλη», η οποία θα μας βάλει ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση του πώς σχηματίστηκε και εξελίχθηκε το Σύμπαν. Τώρα αν μπορούσαμε να βρούμε αυτήν την αόριστη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, θα είχαμε μια πλήρη εικόνα του Σύμπαντος! Α, λοιπόν, ένα μυστήριο τη φορά…
