Megtalálták az univerzum hiányzó anyagát

Egy újabb csillagászati rejtélyt sikerült megoldani. Az Ohio Állami Egyetem csillagászai ráleltek a világegyetem tömegének egy részére, ami 10 milliárd éve, a csillagok kialakulásától számíthatóan hiányzik.

Az univerzum tömegének és energiájának csupán 5 százaléka normál anyag, azok a szubatomi részecskék, melyek a látható dolgokat alkotják. A tudósoknak nincs semmi nyomuk a fennmaradó 95 százalékról, ezért az egyik részét sötét anyagnak, a másikat pedig sötét energiának nevezték el. Mitöbb, még a mindössze 5 százalékot kitevő normál anyag egy része is alig észlelhető, azonban a legutóbbi megfigyelések napvilágra hozták az elveszettnek hitt tömeget.

Az univerzum össztömegét - legyen az látható vagy láthatatlan - a csillagok galaxisokban való összezsúfolódásából és gravitációs összetapadásukból számolták ki. A normál anyag önmagában képtelen megmagyarázni ennek az egyetemes állapotnak a teljes gravitációját. A sötét energia létét az univerzum folyamatosan gyorsuló tágulásából feltételezik, mivel valaminek hajtani kell ezt a gyorsulást. Az 5 százaléknyi normál anyagba tartoznak a csillagok, a bolygók, azok holdjai valamint a csillagközi és galaxisközi gázok. A jelenlegi elméletek szerint az univerzum születésekor tartalmazott egy bizonyos mennyiségű normál anyagot, amire barionként hivatkoznak. 10 milliárd évvel ezelőtt amikor a barionok fele csillagokká és galaxisokká formálódott a másik fele egyszerűen úgy tűnt, hogy elillant.


Az Mkn 421 kvazárból áramló röntgensugarak elnyelődése galaxisközi gázfelhőkben - a grafikonból látszik, hogy három gázfelhőről van szó
A NASA Chandra Röntgensugarú Obszervatóriuma két hatalmas diffúz forró galaxisközi gázfelhőre bukkant. Ezek a felhők az eddigi legjobb bizonyítékok arra, hogy a forró gáz egy gigantikus kozmikus hálója magába foglalja a hosszú ideje keresett hiányzó anyagot, jelentették be a NASA tudósai. "A galaxisokon kívül és belül elhelyezkedő csillagokban és gázokban található összes barion mindössze csupán valamivel több mint a fele annak, ami röviddel az ősrobbanás után létezett" - magyarázta Fabrizio Nicastro, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ kutatója. "Mi most a hiányzó barion feltételezett búvóhelyét találtuk meg."

A galaxisok és galaxis klaszterek kialakulását modellező számítógépes szimulációk arra utaltak, hogy a hiányzó bariont feltehetőleg a kialakuláshoz szükséges gázfelhők egy rendkívül diffúz, hálószerű rendszere tartalmazza. Ezek a felhők becsült hőmérsékleti arányaiknak, amit a Nap hőjének százszorosára becsülnek, valamint rendkívül alacsony sűrűségüknek köszönhetően ellenszegülnek az észlelésnek. Galaxisunk és a helyi galaxis-csoport körül 2002-ben már észleltek bizonyítékokat erre az úgynevezett meleg-forró galaxisközi anyagra (WHIM). Azonban közvetlen kozmikus szomszédságunkban nem volt perdöntően bizonyítható a WHIM, így bármilyen az univerzum barion tömeg-sűrűségére irányuló becslés megbízhatatlannak minősült.

Nicastro és kollégái szemügyre vették egy távoli galaxis fényes kvazárjából, a Markarian 421-ből érkező röntgensugarakat, amint azok áthaladnak egy forró gáz tartományon. A röntgensugarakat elnyelték az ionizált oxigén és nitrogén atomok, melyek normál esetben "láthatatlanok". A tudósok szerint elegendő anyag van a gázban, hogy magyarázatot adjon a hiányzó tömegre. Ez azonban csak két gázfelhő, ezért további megfigyelések szükségesek. "Nehéz megmondani vajon ez a terület a teljes világegyetemre jellemző-e vagy sem" - írja J. Michael Shull, egy kapcsolódó kommentárjában a február 3-i Nature hasábjain, ahol a tanulmány részletei is olvashatók.

Hogyan kerültek oda a hiányzó barionok ahol jelenleg is vannak? A kutatás vezetője Smita Mathur professzor úgy véli, egy másik anyagfajta, a rejtélyes sötét anyag gravitációja húzta oda. A csillagászok szerint van egy láthatatlan anyag, ami az univerzum gravitációjának többségét eredményezi, igaz összetételéről még heves viták folynak. Amennyiben Mathur és Nicastro nem tévednek, akkor felfedezésük alátámasztja azt a drámai elméletet, mely szerint a sötét anyag a világegyetem egyfajta gerincét képzi, ahol a normál anyag szerkezete a sötét anyag egy rejtett szerkezetét követi.