V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so astronomi začeli opažati, da vesolju manjka nekaj mase. Med nenehnimi opazovanji kozmosa in teorijo splošne relativnosti so ugotovili, da mora biti velik del mase v vesolju neviden. Toda tudi po vključitvi te "temne snovi" so astronomi lahko vseeno predstavljali le približno dve tretjini vse vidne (aka. Barionske) snovi.
To je povzročilo, kar so astrofiziki poimenovali "problem manjkajočih barionov". Toda končno so znanstveniki ugotovili, kaj je morda res zadnja manjkajoča normalna zadeva v vesolju. Po nedavni raziskavi skupine mednarodnih znanstvenikov to manjkajočo snov sestavljajo nitke visoko ioniziranega kisikovega plina, ki leži v prostoru med galaksijami.
Študija z naslovom "Opažanja manjkajočih barionov v toplo-vročem medgalaktičnem mediju" se je nedavno pojavila v znanstveni reviji Narava. Študijo je vodil Fabrizio Nicastro, raziskovalec Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) v Rimu, vključevali pa so člane Nizozemskega inštituta za vesoljske raziskave SRON, Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko (CfA), Instituto de Astronomia Universidad Nacionalni avtonomi Mehike, Nacionalni inštitut Astrofísica, Óptica y Electrónica, Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) in več univerz.
Zaradi študije je skupina pregledala podatke iz serije instrumentov za pregled prostora v bližini kvazarja, imenovanega 1ES 1553. Kvazarji so izredno masivne galaksije z aktivnimi galaktičnimi jedri (AGN), ki oddajajo ogromne količine energije. Ta energija je posledica plina in prahu, ki se nabira na supermasivnih črnih luknjah (SMBH) v središču njihovih galaksij, kar povzroči, da črne luknje oddajajo sevanje in curke pregretih delcev.
V preteklosti so raziskovalci verjeli, da je normalna snov v vesolju približno 10% vezana v galaksije, 60% pa v difuznih oblakih plina, ki zapolnjujejo ogromne prostore med galaksijami. Vendar to še vedno ostaja 30% običajne snovi, ki je bila nerazkrita. Ta študija, ki je bila vrhunec dvajsetletnega iskanja, je želela ugotoviti, ali bi bilo mogoče najnovejše barione najti tudi v medgalaktičnem prostoru.
To teorijo je predlagal Charles Danforth, znanstveni sodelavec pri CU Boulder in soavtor te študije, v prispevku iz leta 2012, ki je bil objavljen v The Astrophysical Journal - z naslovom "Barijev popis v večfaznem medgalaktičnem mediju: 30% Barionov lahko še vedno manjka". Danforth je v njej predlagal, da bi manjkajoče barione verjetno našli v toplo vročem medgalaktičnem mediju (WHIM), spletnemu vzorcu v vesolju, ki obstaja med galaksijami.
Kot je poudaril Michael Shull - profesor astrofizičnih in planetarnih znanosti na univerzi v Coloradu Boulder in eden od soavtorjev študije, se je ta divji teren zdel popoln kraj za pogled. "Tu je narava postala zelo perverzna ," rekel je. "Ta medgalaktični medij vsebuje nitke plina pri temperaturah od nekaj tisoč stopinj do nekaj milijonov stopinj."
Za testiranje te teorije je skupina uporabila podatke iz spektrografa kozmičnega izvora (COS) na vesoljskem teleskopu Hubble, da je pregledala WHIM v bližini kvazarja 1ES 1553. Nato so uporabili več-zrcalno misijo Evropske vesoljske agencije (ESA) ( XMM-Newton), da poiščemo bližje za znake barionov, ki so se pojavili v obliki visoko ioniziranih curkov kisikovega plina, segretih na temperature približno milijon ° C (1,8 milijona ° F).
Najprej so raziskovalci uporabili COS na vesoljskem teleskopu Hubble, da bi dobili predstavo o tem, kje v WHIM-u lahko najdejo manjkajoče barione. Nato so uporabili satelit XMM-Newton v teh barionih. Skupina je ob gostoti, ki so jo zabeležili, ugotovila, da lahko ta super-ionizirani kisikov plin, ko ga ekstrapoliramo v vesolje, predstavlja zadnjih 30% običajne snovi.
Kot je poudaril profesor Shull, ti rezultati ne samo razrešujejo skrivnost manjkajočih barionov, ampak lahko tudi osvetlijo, kako se je vesolje začelo. "To je eden ključnih stebrov preizkušanja teorije Big Bang: ugotoviti popis bariana vodika in helija in vse ostalo v periodični tabeli," je dejal.
Shull je v prihodnosti nakazal, da si raziskovalci upajo potrditi svoje ugotovitve s preučevanjem svetlejših kvazarjev. Shull in Danforth bosta tudi raziskala, kako je plin kisik prišel do teh območij medgalaktičnega prostora, čeprav sumijo, da je bil tam v več milijard letih izpuščen iz galaksij in kvazarjev. Medtem pa ostaja odprto vprašanje, kako je „manjkajoča zadeva“ postala del WHIM-a. Danforth je vprašal:
"Kako pride od zvezd in galaksij vse tja do medgalaktičnega prostora?" Med obema regijama se dogaja nekakšna ekologija, katere podrobnosti so slabo razumljene. "
Ob predpostavki, da so ti rezultati pravilni, lahko znanstveniki zdaj napredujejo z modeli kozmologije, v katerih so vso potrebno "normalno snov", kar nam bo omogočilo korak bližje razumevanju, kako se je Vesolje oblikovalo in razvijalo. Zdaj, če bi le lahko našli tisto nedosegljivo temno snov in temno energijo, bi imeli popolno sliko Vesolja! No, ena skrivnost naenkrat ...
