Chandra vyřešila problém chybějící hmoty ve vesmíru

Nové závěry pozorování pomocí kosmické observatoře NASA s názvem Chandra X-ray Observatory možná pomohla vyřešit problém „chybějící hmoty“ ve vesmíru. Astronomové se nemohou dopočítat asi jedné třetiny obyčejné hmoty – tj. vodíku, hélia a dalších chemických prvků – která byla vytvořena zhruba v první miliardě roků po Velkém třesku.

Vědci navrhovali, že chybějící hmota může být ukrytá v gigantických vláknech neboli filamentech teplého (při teplotách nižších než 100 000 kelvinů) a horkého (při teplotách vyšších než 100 000 K) plynu v mezigalaktickém prostředí. Tyto filamenty astronomové znají jako „warm-hot intergalactic medium“ – WHIM (teplo-horké mezigalaktické prostředí). Je neviditelné při pozorování optickými dalekohledy, avšak určitá část horkých plynů ve filamentech byla detekována v oboru ultrafialového záření. Hlavní část připojené grafiky v úvodu článku pochází z počítačové simulace Millennium, která využívá superpočítače ke ztvárnění, jak se klíčové komponenty vesmíru – včetně WHIM – vyvíjely v průběhu věků.

Pokud tyto filamenty existují, mohou absorbovat určité typy světla, jako například rentgenové paprsky, které skrz ně prochází. Vložený obrázek v publikované grafice v úvodu článku představuje určitá data rentgenového záření získaná družicí Chandra ze vzdálených, rychle rostoucích supermasivních černých děr známých jako kvasary. Nákres představuje spektrum – množství rentgenového záření na různých vlnových délkách – z nově studovaného kvasaru H1821+643, který se nachází ve vzdálenosti zhruba 3,4 miliardy světelných roků od Země.

Nejnovější závěry využívající novou techniku, díky které byl zdokonalen výzkum WHIM, umožnily zvýraznit poměrně slabé příznaky absorpce kombinováním různých částí spektra k nalezení validního signálu. Na základě použití této techniky astronomové identifikovali 17 možných filamentů nacházejících se mezi kvasarem a Zemí a určili jejich vzdálenosti.

Spektrum pro každý filament bylo uměle posunuto ve vlnových délkách k odstranění efektu rozpínání vesmíru. Když byla spektra všech filamentů sečtena dohromady, výsledné spektrum představovalo mnohem silnější signál absorpce působením WHIM, než u jednotlivých spekter.

Ve skutečnosti astronomové neobjevili absorpci u jednotlivých spekter. Avšak sečtením těchto dat dohromady změnili 5,5 dne trvající pozorování na ekvivalent bezmála v délce 100 dnů (zhruba 8 miliónů sekund). To vedlo k odhalení absorpčních čar kyslíku, jehož přítomnost byla předpokládána v plynu o teplotě kolem jednoho miliónu kelvinů.

Na základě extrapolací těchto pozorování kyslíku na celý soubor chemických prvků a podle pozorovaných regionů vůči místnímu vesmíru astronomové oznámili, že tak mohou vysvětlit celkové množství chybějící hmoty.

Článek popisující tyto závěry byl publikován 13. 2. 2019 v časopise Astrophysical Journal. Autory článku jsou Orsolya Kovács, Akos Bogdan, Randall Smith, Ralph Kraft a William Forman, všichni z Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian in Cambridge, Massachusetts.

Zdroj: https://scitechdaily.com/chandra-solves-the-universes-missing-mass-problem/ a http://chandra.harvard.edu/photo/2019/whim/

autor: František Martinek