Przełomowe odkrycie brakującej materii we Wszechświecie

Po raz pierwszy w historii astronomowie zaobserwowali obszary występowania bardzo chłodnej materii, która może stanowić około połowy zwykłej materii obserwowalnego Wszechświata. Udało się to dwóm niezależnym zespołom naukowców. Odkryta „brakująca” materia rozpościera się pomiędzy galaktykami, formując wrzecionowate pasma chłodnego gazu.

Komputerowa symulacja wielkoskalowych struktur Wszechświata znanych pod nazwą „kosmicznej sieci”. Źródło: Andrew Pontzen/Fabio Governato (CC BY 2.0)

Twórcy współczesnych modeli kosmosu borykali się z pewnym poważnym problemem. Masa obserwowanych galaktyk, czarnych dziur i gwiazd, czyli zwykłej, zwanej barionową materii, była zbyt mała, by móc wytłumaczyć obserwowaną proporcję powstałych tuż po Wielkim Wybuchu pierwiastków. I choć stanowi ona tylko niewielki ułamek całkowitej zawartości Wszechświata – tajemnicze ciemna materia i ciemna energia odpowiadają w sumie za około 95% masy kosmosu – badaczy od dawna niepokoiło, że nie umieli znaleźć aż połowy materii, z której przecież zbudowani jesteśmy i my sami. Jednak niedawno, dzięki odkryciom naukowców z Uniwersytetu w Edynburgu oraz Instytutu Astrofizyki w Orsay, udało nam się zidentyfikować brakującą połowę materii barionowej.

Oba zespoły naukowców korzystały z obserwacji przeprowadzonych przez satelitę Planck w 2015 roku. Planck obserwował mikrofalowe promieniowanie tła, CMB – dobiegającą do nas z krańców Wszechświata poświatę powstałą zaledwie kilkaset tysięcy lat po Wielkim Wybuchu. W drodze ku nam promieniowanie to przenika wypełniającą kosmos materię, wchodząc z nią w interakcje. Na podstawie danych zebranych przez grupę z Orsay na temat korelacji pomiędzy niezwykle subtelnymi zmianami widocznymi na mapach CMB i położeniami 260 tys. par galaktyk oraz przez zespół z Edynburga o podobnej korelacji CMB z ponad milionem par galaktyk, badaczom udało się zlokalizować łączące galaktyki ogromne smugi chłodnego gazu niewidocznego nawet w paśmie rentgenowskim. Obszary, w których występują owe gazowe strugi, mają wyraźnie większą gęstość materii niż średnia gęstość materii barionowej we Wszechświecie, lecz ze względu na niską temperaturę gazu niemożliwe było ich wykrycie za pomocą klasycznych instrumentów. Dopiero statystyczna analiza tak wielu danych pozwoliła potwierdzić ich obecność.

To ważne odkrycie stanowi dowód potwierdzający dotychczasowe teorie na temat formowania się Wszechświata. Publikacja odkrycia przez dwa niezależne zespoły badaczy dodatkowo podnosi jego wiarygodność. Rozwiązanie zagadki „brakującej” materii barionowej z pewnością przyczyni się do lepszego wyjaśnienia mechanizmów powstawania kosmicznych struktur.

Źródło: New Scientist