Aastaid pole teadlased suutnud universumist leida tükk ainet. Hiljuti avaldatud materjalid näitavad, kus ta end peidab.
Astronoomid on lõpuks leidnud universumi viimased puuduvad tükid. Nad on peidus olnud 1990. aastate keskpaigast alates ja mingil hetkel otsustasid teadlased inventuuri teha kõigi kosmoses asuvate "tavaliste" ainete, sealhulgas tähtede, planeetide, gaasi - see tähendab kõige, mis koosneb aatomiosakestest - kohta. (See ei ole "tume aine", mis on omaette mõistatus.) Teadlastel oli Suure Paugu ajal selle päritolu käsitlevate teoreetiliste uuringute järelduste põhjal üsna selge ettekujutus, kui palju see asi peaks olema. Kosmilise mikrolaine tausta (valguse jäänused Suurest Paugust) uuringud kinnitasid hiljem neid esialgseid hinnanguid.
Nad panid kokku kõik asja, mida nad võisid näha: tähed, gaasipilved ja muu taoline. See tähendab, et kõik nn barioonid. Nad moodustasid vaid 10% sellest, mis oleks pidanud olema. Ja kui teadlased jõudsid järeldusele, et tavaline mateeria moodustab kõigest 15% kogu universumi ainest (ülejäänu on tume aine), olid nad selleks ajaks leiutanud ainult 1,5% kogu universumi ainest.
Pärast terve rea uuringute tegemist leidsid astronoomid hiljuti universumis viimase tavalise aine tükid. (Nad on endiselt hämmeldunud, ei tea, millest tumeaine koosneb.) Ja kuigi otsimine võttis väga kaua aega, leidsid teadlased selle täpselt sinna, kust nad seda leida ootasid: galaktikate vahelisi tühimikke hõivavates kuumade gaaside hiiglaslikes lokkides. Täpsemalt nimetatakse neid sooja-kuuma-galaktiliseks keskkonnaks (WHIM).
Esimesed viited sellele, et galaktikate vahel võisid eksisteerida suured nähtamatu gaasi piirkonnad, tulid arvutisimulatsioonidest 1998. aastal. "Tahtsime näha, mis kogu selle gaasi korral universumis toimub," ütles Princetoni ülikooli kosmoloog Jeremiah Ostriker, kes ehitas koos kolleegi Renyue Ceniga ühe sellise mudeli. Need teadlased on modelleerinud gaasi liikumise universumis gravitatsiooni, valguse, supernoova plahvatuste ja kõigi kosmoses ainet liikuvate jõudude mõjul. "Leidsime, et gaas koguneb tuvastatavates hõõgniitides," ütles Ostricker.
Kuid nad ei suutnud neid niite leida.
"Kosmoloogilise modelleerimise esimestest päevadest selgus, et oluline osa baryoonilisest ainest eksisteerib väljaspool galaktikaid kuumas hajusas vormis," ütles Liverpooli ülikooli astrofüüsik. John Moores Ian McCarthy. Astronoomid arvasid, et need kuumad barüoonid vastavad nähtamatust tumedast ainest koosnevale kosmilisele pealisehitisele, mis täidab galaktikate vahel hiiglaslikke tühimikke. Tumeaine külgetõmbejõud peaks meelitama gaasi ja kuumutama seda mitme miljoni kraadini. Kahjuks on kuuma ja harva kasutatava gaasi leidmine äärmiselt keeruline.
Varjatud niitide avastamiseks hakkasid kaks teadlaste meeskonda iseseisvalt otsima reliikvia kiirguse täpseid moonutusi (Suurest Paugust tulenev hõõglamp). Kuna varajase universumi valgus voolab läbi kosmose, võivad seda mõjutada piirkonnad, mida see läbib. Eelkõige peaksid kuumas ioniseeritud gaasis (mis moodustab sooja-kuuma galaktika vahelise keskkonna) elektronid interakteeruma relikti kiirguse prootonitega ja viisil, mis annab neile prootonitele lisaenergiat. Järelikult tuleks CMB spektrit moonutada.
Reklaamvideo:
Kahjuks ei näidanud isegi parimad CMB kaardid (saadud Plancki satelliidilt) selliseid moonutusi. Kas siis polnud gaasi või oli löök liiga nõrk ja hoomamatu.
Kuid kahe meeskonna teadlased otsustasid selle nähtavaks teha. Universumi arvutimudelitest, milles ilmus üha enam detaile, teadsid nad, et gaas peaks ulatuma massiivsete galaktikate vahel nagu ämblikuvõrk aknalaual. Plancki satelliit pole kuskil galaktikate paaride vahel gaasi näinud. Nii töötasid teadlased välja meetodi nõrga signaali võimendamiseks miljon korda.
Esiteks skannisid nad teadaolevate galaktikate katalooge, püüdes leida õigeid paare, st galaktikaid, mis on piisavalt massiivsed ja asuvad üksteisest nii kaugel, et nende vahele võib ilmuda üsna tihe gaasivõrk. Seejärel pöördusid astrofüüsikud tagasi satelliitandmete juurde, paiknedes iga galaktikapaari ja nikerdasid selle piirkonna digitaalsete kääridega sisuliselt kosmosest välja. Kuna käes oli üle miljoni kärpimise (kui palju oli Edinburghi ülikooli abituriendi Anna de Graaffi meeskonnal), hakkasid nad pöörlema, laienema ja vähendama neid nii, et kõik galaktikapaarid olid samas asendis nähtavad. Pärast seda paigutasid nad miljoni galaktilise paari kokku. Üksteist.(Hideki Tanimura juhitud teadlaste meeskond Orsay Kosmoseastrofüüsika Instituudist on kokku pannud 260 000 paari galaktikaid.) Ja siis hakkasid äkitselt nähtavaks üksikud hõõgniidid, mis kujutasid kuuma harva kasutatava gaasi kummituslikke hõõglampe.
Sellel meetodil on oma puudused. Colorado Boulderi ülikooli astronoom Michael Shulli sõnul nõuab tulemuste tõlgendamine teatavaid eeldusi kuuma gaasi temperatuuri ja ruumis jaotumise kohta. Kattuvate signaalide puhul on „alati muret„ nõrkade signaalide”pärast, mis tulenevad tohutu hulga andmete kombinatsioonist. "Nagu sotsioloogiliste uuringute puhul mõnikord juhtub, võite saada ekslikke tulemusi, kui jaotuses ilmnevad kõrvalekalded või juhuslikud valimivigu, mis moonutavad statistikat."
Osaliselt nendele kaalutlustele tuginedes keeldus astronoomiline ringkond pidamast seda küsimust lahendatuks. Kuumade gaaside mõõtmiseks oli vaja sõltumatut meetodit. Sel suvel ilmus ta välja.
Majaka efekt
Kui kaks esimest teadlaste rühma olid üksteise suhtes signaale kandev, hakkas kolmas meeskond tegutsema teistmoodi. Need teadlased alustasid kauge kvaasari vaatlemist, kui nad helgeks objektiks nimetavad miljardeid valgusaastaid, et tuvastada gaasi väidetavalt tühjas galaktikatevahelises ruumis, mille kaudu selle valgus läbi läheb. See oli nagu kaugest majakast pärit tala uurimine, et analüüsida selle ümber kogunenud udu.
Tavaliselt otsivad astronoomid selliseid tähelepanekuid aatomi vesiniku poolt neeldunud valguse kohta, kuna seda elementi on universumis kõige rohkem. Kahjuks oli antud juhul see võimalus välistatud. Soe-kuum galaktikavaheline keskkond on nii hõõguv, et ioniseerib vesinikku, jättes ilma oma ainsa elektroni. Tulemuseks on vabade prootonite ja elektronide plasma, mis ei ima üldse valgust.
Seetõttu otsustasid teadlased otsida teist elementi - hapnikku. Soojas-kuumas galaktikavahelises keskkonnas on hapnikku palju vähem kui vesinikku, kuid aatomhapnikul on kaheksa elektroni, vesinikul aga üks. Kuumuse tõttu lendab enamik elektronidest minema, kuid mitte kõik. See uurimisrühm, mida juhtis Fabrizio Nicastro Rooma Riiklikust Astrofüüsika Instituudist, jälgis hapniku neeldunud valgust, mis on kaotanud oma kaheksast elektronist kuus. Nad avastasid kuuma piirkondadevahelise gaasi kaks piirkonda. "Hapnik annab märguande, mis näitab palju suurema vesiniku ja heeliumi olemasolu," ütles Schikas, kes kuulub Nikastro meeskonda. Seejärel võrdlesid teadlased Maa ja kvasari vahel leitud gaasi kogust universumiga tervikuna. Tulemus näitas, et nad leidsid puuduvad 30%.
Need arvud vastavad ka KMA uuringu järeldustele. "Meie meeskonnad vaatasid sama pusle erinevaid tükke ja jõudsid samale järeldusele, mis annab meile kindlustunde, arvestades uurimismeetodite erinevust," ütles astronoom Mike Boylan-Kolchin Austini Texase ülikoolist.
Järgmine samm peaks Shull sõnul olema uue kvaasarite vaatlemine uue põlvkonna suurema tundlikkusega röntgen- ja ultraviolettkiirgusega teleskoopidega. “Kvasar, mida vaatasime, oli parim ja eredaim tuletorn, mida leida võisime. Teised on vähem eredad ja vaatlused kestavad kauem,”sõnas ta. Kuid tänaseks on järeldus selge. "Me järeldame, et kadunud borooniline aine on leitud," kirjutasid teadlased.
Katya Moskvitš (KATIA MOSKVITCH)
