Αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν τεράστιο αντικείμενο καυτού αερίου που συνδέει τέσσερα σμήνη γαλαξιών και εκτείνεται για 23 εκατομμύρια έτη φωτός, 230 φορές το μήκος του Γαλαξία μας.
Με μάζα δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτή του Γαλαξία, αυτή η νηματοειδής δομή αντιπροσωπεύει μεγάλο μέρος της «χαμένης ύλης» του σύμπαντος, η αναζήτηση της οποίας έχει προβληματίσει τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες, όπως αναλύει ο Robert Lea.
Η «χαμένη ύλη» δεν είναι σκοτεινή ύλη
Αυτή η «χαμένη ύλη» δεν αναφέρεται στη σκοτεινή ύλη, την μυστηριώδη ουσία που παραμένει ουσιαστικά αόρατη επειδή δεν αλληλεπιδρά με το φως (δυστυχώς, αυτό παραμένει άλυτο αίνιγμα). Αντίθετα, πρόκειται για την «κανονική ύλη» που αποτελείται από άτομα, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια (συλλογικά αποκαλούμενα βαρυόνια), τα οποία σχηματίζουν άστρα, πλανήτες, φεγγάρια και τα σώματά μας.
Τα κοσμολογικά μοντέλα είχαν προβλέψει το φαινόμενο
Για δεκαετίες, τα καλύτερα μοντέλα του σύμπαντος μας είχαν υποδείξει ότι ένα τρίτο της βαρυονικής ύλης που θα έπρεπε να υπάρχει στο σύμπαν έλειπε. Αυτή η ανακάλυψη της χαμένης ύλης υποδεικνύει ότι τα μοντέλα του σύμπαντος μας ήταν σωστά εξ αρχής. Θα μπορούσε επίσης να αποκαλύψει περισσότερα για τον «Κοσμικό Ιστό», τη γιγαντιαία δομή κατά μήκος της οποίας ολόκληροι γαλαξίες αναπτύχθηκαν και συγκεντρώθηκαν κατά τις πρώιμες εποχές του σύμπαντος των 13,8 δισεκατομμυρίων ετών.
Τα νήματα αερίου ήταν προβλεπόμενα αλλά δύσκολα ορατά
Τα προαναφερθέντα μοντέλα του σύμπαντος, περιλαμβανομένου του καθιερωμένου κοσμολογικού προτύπου, είχαν εδώ και καιρό προτείνει την ιδέα ότι η χαμένη βαρυονική ύλη του σύμπαντος είναι παγιδευμένη σε τεράστια νήματα αερίου που εκτείνονται ανάμεσα στις πυκνότερες περιοχές του διαστήματος. Αν και οι αστρονόμοι είχαν δει αυτά τα νήματα στο παρελθόν, το γεγονός ότι είναι αμυδρά σήμαινε ότι το φως τους καταπνιγόταν από άλλες πηγές όπως γαλαξίες και κβάζαρ που τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Αυτό σημαίνει ότι τα χαρακτηριστικά αυτών των νημάτων παρέμεναν ασαφή.
Το νήμα ενώνει τέσσερα σμήνη γαλαξιών
Αλλά τώρα, μια ομάδα αστρονόμων κατάφερε για πρώτη φορά να προσδιορίσει τις ιδιότητες ενός από αυτά τα νήματα, το οποίο ενώνει τέσσερα σμήνη γαλαξιών στο τοπικό σύμπαν. Αυτά τα τέσσερα σμήνη ανήκουν όλα στο Υπερσμήνος Shapley, μια συγκέντρωση πάνω από 8.000 γαλαξιών που σχηματίζουν μία από τις πιο μαζικές δομές στο κοντινό σύμπαν.
«Για πρώτη φορά, τα αποτελέσματά μας ταιριάζουν στενά με αυτό που βλέπουμε στο κορυφαίο μας μοντέλο του σύμπαντος – κάτι που δεν είχε ξανασυμβεί», δήλωσε σε ανακοίνωση ο επικεφαλής της ομάδας Konstantinos Migkas από το Αστεροσκοπείο του Λάιντεν στην Ολλανδία. «Φαίνεται ότι οι προσομοιώσεις ήταν σωστές εξαρχής».
Η χαμένη ύλη είναι υπερβολικά θερμή
Το νήμα που παρατηρήθηκε πρόσφατα δεν είναι μόνο εξαιρετικό όσον αφορά τη μάζα και το μέγεθός του· έχει επίσης θερμοκρασία της τάξεως των 18 εκατομμυρίων βαθμών Φαρενάιτ (10 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου). Αυτό είναι περίπου 1.800 φορές πιο ζεστό από την επιφάνεια του ήλιου.
Το νήμα διασχίζει διαγώνια το Υπερσμήνος Shapley. Καθοριστικής σημασίας για τον χαρακτηρισμό αυτού του νηματώδους αερίου ήταν τα δεδομένα ακτίνων Χ από τα διαστημικά τηλεσκόπια XMM-Newton και Suzaku, τα οποία αποτέλεσαν ιδανικό συνδυασμό παρατηρητηρίων.
Ο ρόλος των τηλεσκοπίων XMM-Newton και Suzaku
Ενώ το Suzaku, ένας δορυφόρος της Ιαπωνικής Διαστημικής Υπηρεσίας (JAXA), χαρτογράφησε το φως των ακτίνων Χ σε μια τεράστια περιοχή του διαστήματος, το XMM-Newton, που λειτουργεί από την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA), εστίασε σε σημεία ακτίνων Χ από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που είναι διάσπαρτες εντός του νήματος και το «μόλυναν».
«Χάρη στο XMM-Newton, μπορέσαμε να εντοπίσουμε και να αφαιρέσουμε αυτούς τους κοσμικούς ρύπους, έτσι ώστε να γνωρίζουμε ότι βλέπαμε μόνο το αέριο στο νήμα και τίποτε άλλο», δήλωσε ο Florian Pacaud από το Πανεπιστήμιο της Βόννης. «Η προσέγγισή μας ήταν πολύ επιτυχημένη και αποκαλύπτει ότι το νήμα είναι ακριβώς όπως θα περιμέναμε από τις καλύτερες μεγάλης κλίμακας προσομοιώσεις του σύμπαντος».
Η σημασία για την κατανόηση του Κοσμικού Ιστού
Η ομάδα στη συνέχεια συνδύασε αυτές τις παρατηρήσεις ακτίνων Χ με οπτικά δεδομένα από πληθώρα άλλων τηλεσκοπίων. Η αποκάλυψη αυτού του μέχρι πρότινος άγνωστου «βραχίονα» καυτής ύλης που συνδέει σμήνη γαλαξιών μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα αυτές τις ακραίες δομές και πώς συνδέονται σε τεράστιες κοσμικές αποστάσεις.
Αυτό με τη σειρά του θα μπορούσε να βελτιώσει την κατανόηση του Κοσμικού Ιστού, των νημάτων ύλης που λειτούργησαν ως κοσμικός σκελετός βοηθώντας το σύμπαν να συγκροτηθεί στη σημερινή του μορφή.
«Αυτή η έρευνα είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα συνεργασίας μεταξύ τηλεσκοπίων και δημιουργεί νέο πρότυπο για το πώς να εντοπίσουμε το φως που προέρχεται από τα αμυδρά νήματα του κοσμικού ιστού», εξήγησε ο Επιστημονικός Υπεύθυνος του XMM-Newton, Norbert Schartel.
«Πιο θεμελιωδώς, ενισχύει το καθιερωμένο μοντέλο του σύμπαντος και επιβεβαιώνει δεκαετίες προσομοιώσεων: φαίνεται πως η ‘χαμένη’ ύλη πράγματι παραμονεύει σε δυσδιάκριτα νήματα υφασμένα σε όλο το σύμπαν».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε την Πέμπτη (19 Ιουνίου) στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics.