Astronomowie i kosmolodzy stanęli przed poważnym problemem – nie są w stanie ustalić dokładnej ilości materii znajdującej się we wszechświecie. Już od dłuższego czasu mówi się przecież o tajemniczej ciemnej materii i ciemnej energii, które razem stanowią około 95 procent całego wszechświata. Pojawiło się jednak również pytanie dotyczące brakujących barionów.
Bariony to cząstki elementarne, takie jak protony i neutrony, które tworzą jądra atomów. Materia barionowa jest tym, co my określamy jako “normalna materia”, budująca wszystko to co znamy – gwiazdy, planety, krzesła, komputery i ludzi.
Okazało się, że dwa osobne zespoły badaczy odkryły tę brakującą materię barionową i wywołały niemałe zamieszanie w środowisku naukowym.
Podczas obserwacji nieba astronomowie dostrzegają na pierwszy rzut oka pod postacią gwiazd i mgławic jedynie około 10 procent budującej wszechświat materii barionowej, a kolejne 40 procent znajduje się w rozproszonych obłokach gazu wewnątrz galaktyk. Przez długi czas domyślano się jedynie, że pozostałe 50 procent wypełnia przestrzeń międzygalaktyczną.
“Przypuszczamy, że połowa materii barionowej występuje w postaci włóknistych struktur w przestrzeni między ciemną materią – tzw. WHIM (Warm Hot Intergalactic Medium),” stwierdził pracownik instytutu naukowego we Francji Hideki Tanimura, który zarządzał jednym z tych zespołów.
Obydwie grupy naukowców analizowały dane z satelity Plancka w poszukiwaniu sygnału cieplnego zwanego Efektem Siuniajewa-Zeldowicza. Pozwala on na wykrycie bardzo słabych obiektów poprzez badanie rozproszonych fotonów z mikrofalowego promieniowania tła, które lecą przez gorący gaz i pozostawiają w nim ślady. Ten proces umożliwia astronomom określenie położenia skupiska materii, nawet jeśli promieniuje ono bardzo słabo. W 2015 roku naukowcy stworzyli mapę na podstawie danych z satelity Planck, pokazującą nasilenie tego zjawiska w widocznej dla nas części wszechświata.
Obie grupy badawcze wykorzystały dane z przeglądu nieba SDSS (Sloan Digital Sky Survey), aby przyjrzeć się galaktykom, o których sądzono, że są połączone włóknami gazu. Naukowcy wykorzystywali zdjęcia pokazujące dwie wybrane galaktyki i nakładali na siebie kilka obrazów z satelity, aby w ten sposób uwidocznić sygnał pochodzący z przestrzeni między nimi. Jeden z zespołów przeanalizował obrazy około 260 tysięcy par galaktyk, a drugi zespół wykonał to dla ponad miliona par.
Wyniki które uzyskały obie grupy są spójne z niewielkimi tylko różnicami. Najbardziej zaskoczeni byli astronomowie faktem, że gęstość odnalezionego gazu jest niewielka. Jest to dla nich jednak bardzo ważna informacja, aby mogli stworzyć nową dokładniejszą mapę wszechświata. Całkowita ilość barionów została również zmierzona podczas innych obserwacji i zgadza się z ilością przewidzianą przez symulacje kosmologiczne. Porównując wyniki badań z symulacjami można się wiele dowiedzieć na temat budowy i ewolucji wszechświata.
Hideki Tanimura stwierdził, że to odkrycie jest porównywalne do stworzenia pierwszej mapy świata.
„Gdy ludzie wypłynęli na oceany i zaczęli tworzyć mapy świata, nie były one od razu powszechnie używane, lecz dzisiaj wykorzystujemy je, gdy podróżujemy za granicę. W podobny sposób mogą mapy wszechświata wydawać się obecnie bezużyteczne, ponieważ nie dysponujemy odpowiednią technologią, aby podróżować w odległe jego części. Niewykluczone jednak, że za kilkaset lat będą dla ludzi niezwykle wartościowe,” podsumował naukowiec.
