De XMM-Newton röntgentelescoop heeft gigantische gas- en stofreserves ontdekt in de "leegte" tussen de filamenten van het "kosmische web" van het universum, waarvan de ontdekking het verlies van ongeveer de helft van de materie in het universum verklaart, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
“We hebben het belangrijkste raadsel van de moderne astrofysica bijna opgelost. We weten dat deze materie bestond, zoals we die in het vroege heelal zien, maar vandaag kunnen we er geen sporen van vinden. De vraag rijst - waar is ze verdwenen?”, Zegt Fabrizio Nicastro van het Nationaal Astrofysisch Instituut van Italië in Rome.
Gaten in het web van het universum
Aangenomen wordt dat het universum qua structuur vergelijkbaar is met een gigantisch driedimensionaal web. De draden zijn clusters van donkere materie, de zogenaamde filamenten. Op de snijpunten van deze filamenten bevinden zich dichte brokken zichtbare materie - individuele sterrenstelsels en groepen megasteden van sterren.
Wetenschappers bestuderen de structuur van dit web door duizenden verre melkwegstelsels te observeren met behulp van telescopen op de grond en in een baan om de aarde, en door fluctuaties van de zogenaamde relictstraling - de "echo" van de oerknal, waarin informatie over de verdeling van donkere materie in het heelal werd afgedrukt.
Deze waarnemingen wezen relatief recent op iets uiterst onverwachts: het bleek dat de totale massa van materie in de draden van dit "web" en in de ruimte ertussen ongeveer twee keer kleiner is dan voorspeld door theoretische berekeningen. De vraag rees - waar is deze kwestie verdwenen, waarover wetenschappers nog steeds worstelen.
De zoektocht naar dit "universele verlies", zoals Nikastro uitlegt, wordt aanzienlijk bemoeilijkt door één eigenschap van het heelal die voor ons handig is - het is bijna volledig transparant voor elektromagnetische golven vanwege het feit dat alle reserves van intergalactisch gas zich in een volledig geïoniseerde toestand bevinden.
Promotie video:
Om deze reden kunnen wetenschappers niet rechtstreeks het aantal atomen van waterstof, helium en andere elementen in de leegte tussen de draden van het "web van het heelal" berekenen, aangezien ze nauwelijks interactie hebben met licht en andere vormen van straling.
"Röntgenfoto" van een zwart gat
Nicastro en zijn collega's hebben dit probleem opgelost door te proberen geen waterstof of helium te vinden, maar andere, zwaardere ionen die sterker interageren met bundels zachte röntgenstralen en andere soorten golven die quasars produceren, superzware zwarte gaten in de centra van verre sterrenstelsels.
Zuurstof, stikstof, koolstof en andere zware elementen zijn uiterst zeldzaam in de intergalactische omgeving - ze bestonden niet ten tijde van de oerknal en konden er alleen komen vanuit sterrenstelsels samen met de uitstoot van zwarte gaten en supernovae. Daarom moesten wetenschappers veel tijd besteden aan het zoeken naar een voldoende heldere quasar die dicht bij ons in de buurt was, waarvan de röntgenfoto sterk genoeg zou zijn om de zeldzaamste atomen van zware elementen te "verlichten".
Deze rol werd benaderd door het sterrenstelsel 1ES 1553 + 113, gelegen in het sterrenbeeld Slang op een afstand van zeven miljard lichtjaar van de aarde. Zij, zoals opgemerkt door Nicastro en zijn collega's, bevindt zich op grote afstand van de bekende clusters van sterrenstelsels, waardoor ze haar licht konden gebruiken om de hoeveelheid zware elementen in de leegte tussen de filamenten van het "kosmische web" te schatten.
Door het gedurende twee jaar te observeren met de XMM-Newton ronddraaiende telescoop, hebben wetenschappers sporen gevonden van het bestaan van twee gigantische gaswolken in het intergalactische medium, gevuld met zuurstof en ionen van andere zware atomen.
Hun massa geeft op zijn beurt aan dat dergelijke structuren 20% tot 100% van alle "ontbrekende" materie in het heelal bevatten. Wetenschappers zijn nu van plan om met andere quasars nieuwe metingen van dit soort uit te voeren, die hen zullen helpen het bereik van schattingen te verkleinen en te begrijpen of de gaswolken op de weg tussen de aarde en 1ES 1553 + 113 unieke objecten zijn, of om te bewijzen dat ze in alle uithoeken van het universum worden aangetroffen. …
