Megtalálták a világegyetem hiányzó anyagának nagy részét

A világegyetemben megfigyelt mozgások arra utalnak, hogy a galaxisokat és galaxishalmazokat a látható, fénylő anyagnál jóval nagyobb tömegek gravitációs hatása tartja össze. Ha ez a gravitációs többlet nem volna jelen, a galaxisoknak és galaxishalmazoknak már szét kellett volna hullaniuk, mivel bennük számos égitest mozgási sebessége meghaladná a szökési sebességet – írja a Csillagászat.hu.

Sok csillagász, köztük a 2016 decemberében elhunyt Vera Rubin munkája nyomán vált széles körben elfogadottá a sötét anyag létezése. A sötét anyag ma a kozmológia standard modelljének elengedhetetlen része, ugyanakkor a mibenlétéről nem sokat tudunk. Még az is kérdéses, hogy szokványos – protonokból és neutronokból álló, azaz barionos – anyagról, vagy az elektromágneses sugárzással egyáltalán nem kölcsönható, csak gravitációs hatást kifejtő részecskékről van-e szó. Az asztrofizikusok többsége ma egyetért abban, hogy a sötét anyag nagyobbik része nem barionos anyag.

Most egy Hideki Tanimura által irányított kanadai, és egy Anna de Graaf vezette brit székhelyű csillagász kutatócsoport egymástól függetlenül, ám egyszerre fedezett fel annyi hiányzó szokványos anyagot a világegyetemben, ami másfélszeresére növelte az ismert barionos anyag mennyiségét. Az újonnan felfedezett anyag a galaxisokat összekötő keskeny, híg és forró gázhidak, filamentumok formájában van jelen. Ez a gáz túlságosan ritka és nem eléggé forró ahhoz, hogy az általa kibocsátott sugárzás bármilyen csillagászati műszerrel kimutatható legyen. A csillagászok ezért nem egyedi képződményeket kerestek, hanem sok ilyen gázhíd együttes hatásának a nyomait vizsgálták. A módszer mindkét csoport esetében ugyanaz volt, d enem azonos mintán végezték a vizsgálatokat.

A csillagászok a Szunyajev–Zeldovics-effektus segítségével vizsgálták a képződményeket. Ezt a jelenséget az ősrobbanásból visszamaradt kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (CMB) forró gázokkal való kölcsönhatása okozza. A CMB fotonjai szóródnak a forró gáz elektronjain, amitől egy forró gázfelhő irányában kissé megemelkedik a CMB sugárzási hőmérséklete.

A CMB egy gyakorlatilag statikus mikrohullámú mintázat az égbolton, amit az Európai Űrügynökség (ESA) Planck műholdja térképezett fel a legalaposabban. Ám a galaxisokat összekapcsoló egyedi gázfilamentumok hatása a pontos mérések ellenére is megfigyelhetetlenül csekély erre a magától is kissé fluktuáló, foltos mintázatra.

A kutatók ezért több százezer galaxispár, illetve a köztük húzódó tartomány CMB térképét összegezték megfelelő összeforgatás és skálázás után. Ezen az összegképen már egyértelműen kimutatható volt a galaxisok közötti gázhidak jelenléte, és mérhető volt azok átlagos sűrűsége.

A két csoport eredményei egymással összhangban arra mutatnak, hogy nagyon jelentős mennyiségű barionos anyag van jelen ezekben a ritka, de hatalmas térfogatú képződményekben. Az anyagnak a létezését már több évtizede előre jelezték a szimulációk, és most végre megfigyelésekkel is a nyomára bukkantak.

„Tulajdonképpen mindenki tudta, hogy ennek az anyagnak ott kell lennie, ám most először sikerült egyértelműen kimutatni – éspedig nem kevesebb, mint két kutatócsoportnak is egyszerre. Ez azért is jelentős lépés, mert alátámasztja, hogy a galaxisok és a világegyetem nagy struktúráinak keletkezésére vonatkozó legtöbb elképzelésünk helyes.” – mondta Ralph Kraft, a Massachusetts-i Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics kutatóintézet munkatársa.