Astronomer hjælper med at finde undvigende atomer på tværs af universet

Astronomer ved University of Toronto har opdaget nogle af de mest uhåndgribelige ting i vores univers ved at tage et dybt kig på det kosmiske net, netværket af filamenter og knuder, der sporer galaksernes udbredelse i stor skala.

Selvom galakser producerer det meste af det synlige lys i universet, indeholder de færre end 10 procent af alle atomer i kosmos. De fleste af resten er i det kosmiske væv i form af en gas, der er så diffus, at der ikke er mere end omkring et atom pr. kubikfod af rummet – langt tommere end det bedste vakuum, der nogensinde er opnået på Jorden.

"Fordi gassen er så tynd, er den ekstremt svær at se," siger kosmolog Adam Hincks, en assisterende professor på tværs af David A. Dunlap-afdelingen for astronomi og astrofysik og St. Michael's College. "I årevis har astronomer omtalt dette som "problemet med manglende baryon." De forventede at se masser af atomer – som vi omtaler som baryoner – men fandt kun en brøkdel af dem, da vi lagde alt det glødende stof sammen, de kunne få øje på."

I de senere år er astronomer dog endelig begyndt at opdage disse undvigende atomer.

I Toronto ledede Hincks – som også er den første indehaver på St. Michael's af Sutton Family Chair in Science, Christianity and Cultures – et internationalt hold af videnskabsmænd, der opdagede den diffuse, varme gas i en cirka 40 millioner lysår lang glødetråd mellem kl. to galaksehobe.

Hincks og hans samarbejdspartnere brugte arkivdata fra Planck-satellitten og nyere data fra Atacama Cosmology Telescope (ACT), i det nordlige Chile, som ser på Cosmic Microwave Background (CMB), det ældste lys i universet.

Ved at observere, hvordan CMB-lyset blev spredt af glødetrådens gas, bestemte de, at gassen i glødetråden har en masse på omkring 50 milliarder sole – omkring 50 gange mere masse end vores egen Mælkevejsgalakse.

Selvom beviser for den filamentære gas i dette system tidligere var blevet fundet med Planck-dataene, skærpede det større ACT-instrument billedet betydeligt, hvilket gjorde skelnen mellem galaksehobene og glødetråden meget klarere.

Forskningen er beskrevet i et papir offentliggjort tidligere på året i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Hincks' medforfattere på U of T omfatter Martine Lokken, der er ph.d. studerende i U of T's afdeling for astronomi og astrofysik, og J. Richard Bond, professor ved Canadian Institute of Theoretical Astrophysics (CITA).

Mens forskningen ledet af Hincks orienterede sig om de forsvundne baryoner i et bestemt sæt af galakser, har Lokken afsløret, hvordan denne gas er fordelt i en ensemble af specielle områder af det kosmiske web.

Lokken, som er superviseret af Bond og Renée Hložek, en lektor ved Dunlap Institute for Astronomy &Astrophysics, brugte data fra Dark Energy Survey til at identificere næsten 1.000 galaksehobe, som lever i områder af universet, der sandsynligvis vil blive gennemtrængt af filamentgas. der er tættere og varmere end gennemsnittet.

Lokken kombinerede derefter deres udvidede gassignal i Planck- og ACT-dataene. Hun fandt beviser ikke kun for gas i selve klyngerne, men også i trådformede mønstre, der strækker sig væk fra klyngerne. Disse forventes at indeholde en stor del af den diffuse gas, der blev beskrevet i papiret af Hincks.

"Vores arbejde demonstrerer en ny måde at studere gas i det kosmiske net," siger Lokken. "At redegøre for alle de såkaldte 'missing baryons' er en af ​​de vigtigste opgaver, som vi som kosmologer skal løse. Vores retningsbestemte undersøgelser af kosmisk gas er en helt ny måde at undersøge dette problem og andre spørgsmål om oprindelsen af ​​vores universet."

Lokken's work recently appeared in an article in The Astrophysical Journal . + Udforsk yderligere

Has the hidden matter of the universe been discovered?