Wo ist die fehlende Materie des Universums?

Der Hintergrund dieses Bildes stammt aus einer Supercomputersimulation. Es zeigt eine wabenartige Struktur des Universums, die manchmal als „kosmisches Netz“ bezeichnet wird. Die Simulation zeigt, wie Schlüsselkomponenten des Universums – einschließlich großer Filamente aus warmem und heißem Gas, bekannt als dieLAUNE– im Laufe der Zeit entwickelt. Wissenschaftler glauben, dass die fehlende normale Materie unseres Universums in der LEIDENSCHAFT liegt. Bild überCfA.

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Sie wissen vielleicht, dass ein Großteil unseres Universums in Form von existiertDunkle Materieunddunkle Energie, beide sind nochüberausmysteriös. Aber darum geht es in dieser Geschichte nicht. Es geht um eine andere Frage nach der Masse oder Materie unseres Universums, die auch Astronomen seit Jahrzehnten verwirrt. Das heißt, etwa ein Drittel der „normalen“ Materie im Universum – Wasserstoff, Helium und andere gewöhnliche Elemente, die in den ersten Milliarde Jahren nach dem Urknall entstanden sind – fehlt. Jetzt aber neue Ergebnisse aus demChandra Röntgenobservatoriumkönnte geholfen haben, diese schwer fassbare Weite fehlender Materie in riesigen Gassträngen im intergalaktischen Raum zu lokalisieren, die Astronomen als WHIM bekannt ist.

NASA erklärt in aStellungnahmeam 14. Februar 2019:

Aus unabhängigen, fundierten Beobachtungen haben Wissenschaftler sicher berechnet, wie viel normale Materie – also Wasserstoff, Helium und andere Elemente – kurz nach dem Urknall existierte. In der Zeit zwischen den ersten Minuten und den ersten Milliarde Jahren gelangte ein Großteil der normalen Materie in kosmischen Staub, Gas und Objekte wie Sterne und Planeten, die Teleskope im heutigen Universum sehen können.

Das Problem ist, dass, wenn Astronomen die Masse aller normalen Materie im heutigen Universum addieren, etwa ein Drittel davon nicht gefunden werden kann …

Eine Idee war, dass sich diese fehlende normale Materie im intergalaktischen Raum zu riesigen Strängen oder Filamenten aus warmem und heißem Gas sammelt. Diese Filamente sind Astronomen alswarm-heißes intergalaktisches Medium oder WHIM. Die Gasfilamente sind für Teleskope, die im sichtbaren Licht sehen, unsichtbar, aber ein Teil des warmen Gases in den Filamenten wurde im ultravioletten Licht nachgewiesen.

Jetzt haben Forscher mit einer neuen Technik neue und starke Beweise für die heiße Komponente des WHIM gefunden, die auf Daten von Chandra und anderen Teleskopen basiert.Orsolya Kovacsdes Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) ist der Hauptautor des neuenlernen, die veröffentlicht wurde inDas Astrophysikalische Journalam 13. Februar sagte sie in aStellungnahme:

Wenn wir diese fehlende [Materie] finden, können wir eines der größten Rätsel der Astrophysik lösen. Wo hat das Universum so viel von seiner Materie versteckt, aus der Dinge wie Sterne und Planeten und wir bestehen?

Diese Astronomen benutzten Chandra, um die Gasfäden zu suchen und zu studieren, die auf dem Weg zu einer fernen liegenQuasar. Dieser spezielle Quasar befindet sich etwa 3,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und sendet auch Röntgenstrahlen aus. Die Astronomen wollten sehen, ob das Licht des Quasars von der WHIM absorbiert wurde. EINStellungnahmevom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics erklärt:

Eine der Herausforderungen dieser Methode besteht darin, dass das Absorptionssignal durch das warm-heiße intergalaktische Medium [WHIM] im Vergleich zur Gesamtmenge der vom Quasar kommenden Röntgenstrahlen schwach ist. Beim Durchsuchen des gesamten Röntgenspektrums bei verschiedenen Wellenlängen ist es schwierig, solch schwache Absorptionsmerkmale – tatsächliche Signale des warm-heißen intergalaktischen Mediums – von zufälligen Schwankungen zu unterscheiden.

Kovacs und ihr Team überwanden dieses Problem, indem sie ihre Suche nur auf bestimmte Teile des Röntgenlichtspektrums konzentrierten und so die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen verringerten. Sie taten dies, indem sie zunächst Galaxien in der Nähe der Sichtlinie zum Quasar identifizierten, die sich in der gleichen Entfernung von der Erde befinden wie Regionen mit warmem Gas, die aus ultravioletten Daten erkannt wurden. Mit dieser Technik identifizierten sie 17 mögliche Filamente zwischen dem Quasar und uns und ermittelten ihre Entfernungen.

Aufgrund der Expansion des Universums, die das Licht auf seinem Weg dehnt, wird jede Absorption von Röntgenstrahlen durch Materie in diesen Filamenten zu röteren Wellenlängen verschoben. Die Höhe der Verschiebungen hängt von den bekannten Abständen zum Filament ab, sodass das Team wusste, wo im Spektrum nach Absorption aus dem warm-heißen intergalaktischen Medium gesucht werden musste.

Akos Bogdan, ebenfalls vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, ist Mitautor der Studie. Bogdan sagte:

Unsere Technik ähnelt im Prinzip einer effizienten Suche nach Tieren in den weiten Ebenen Afrikas. Wir wissen, dass Tiere trinken müssen, daher ist es sinnvoll, zuerst in der Nähe von Wasserstellen zu suchen.

Lesen Sie mehr über diese Studie überNASAoderCfA.

Fazit: Astronomen konnten etwa ein Drittel der normalen Masse, die in den ersten Milliarde Jahren nach dem Urknall entstand, nicht erklären. Eine neue Studie legt nahe, dass es sich in gigantischen Gassträngen im intergalaktischen Raum, bekannt als WHIM, verstecken könnte.

Quelle: Entdeckung der fehlenden Baryonen in Richtung der Sichtlinie von H1821+643