Per decenni, il modello cosmologico predominante usato dagli scienziati si è basato sulla teoria che oltre alla materia barionica - alias. Materia “normale” o “luminosa”, che possiamo vedere - l'Universo contiene anche una quantità sostanziale di massa invisibile. Questa "materia oscura" rappresenta circa il 26,8% della massa dell'Universo, mentre la materia normale rappresenta solo il 4,9%.
Mentre la ricerca della materia oscura è in corso e non sono ancora state trovate prove dirette, gli scienziati sono stati anche consapevoli del fatto che circa il 90% della materia normale dell'Universo è rimasto inosservato. Secondo due nuovi studi pubblicati di recente, gran parte di questa materia normale - che consiste in filamenti di gas caldo e diffuso che collega le galassie insieme - potrebbe essere stata finalmente trovata.
Il primo studio, intitolato "Una ricerca di filamenti di gas caldo / caldo tra coppie di galassie rosse luminose SDSS", è apparso nel Avvisi mensili della Royal Astronomic Society. Lo studio è stato condotto da Hideki Tanimura, allora dottorando all'Università della British Columbia, e ha incluso ricercatori del Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR), della Liverpool John Moores University e della University of KwaZulu-Natal.
Il secondo studio, che è apparso di recente online, è stato intitolato "Missing Baryons in the Cosmic Web Revealed by the Sunyaev-Zel’dovich Effect". Questa squadra era composta da ricercatori dell'Università di Edimburgo ed era guidata da Anna de Graaff, una studentessa all'Institute for Astronomy del Royal Observatory di Edimburgo. Lavorando indipendentemente l'uno dall'altro, questi due team hanno affrontato un problema della questione mancante dell'Universo.
Basato su simulazioni cosmologiche, la teoria predominante è stata che la materia normale precedentemente non rilevata dell'Universo sia costituita da filamenti di materia barionica - cioè protoni, neutroni ed elettroni - che fluttua tra le galassie. Queste regioni sono ciò che è noto come il "Web cosmico", dove esiste gas a bassa densità a una temperatura compresa tra 105 e 107 K (-168 t0 -166 ° C; -270 a 266 ° F).
Per motivi di studio, entrambi i team hanno consultato i dati della Planck Collaboration, un'iniziativa gestita dall'Agenzia spaziale europea che comprende tutti coloro che hanno contribuito al Planck missione (ESA). Questo è stato presentato nel 2015, dove è stato utilizzato per creare una mappa termica dell'Universo misurando l'influenza dell'effetto Sunyaev-Zeldovich (SZ).
Questo effetto si riferisce a una distorsione spettrale nello sfondo cosmico a microonde, in cui i fotoni sono dispersi dal gas ionizzato nelle galassie e nelle strutture più grandi. Durante la sua missione di studio del cosmo, il Planck il satellite ha misurato con grande sensibilità la distorsione spettrale dei fotoni CMB e la mappa termica risultante è stata da allora utilizzata per tracciare la struttura su larga scala dell'Universo.
Tuttavia, i filamenti tra le galassie sembravano troppo deboli per essere esaminati dagli scienziati in quel momento. Per rimediare a ciò, i due team hanno consultato i dati dei cataloghi della galassia CMASS nord e sud, prodotti dal 12 ° rilascio di dati dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Da questo set di dati, hanno quindi selezionato coppie di galassie e si sono concentrate sullo spazio tra loro.
Hanno quindi impilato i dati termici ottenuti da Planck per queste aree una sopra l'altra al fine di rafforzare i segnali causati dall'effetto SZ tra le galassie. Come il Dr. Hideki ha detto a Space Magazine via e-mail:
“L'indagine sulla galassia SDSS dà una forma alla struttura su larga scala dell'Universo. L'osservazione Planck fornisce una mappa a tutto cielo della pressione del gas con una migliore sensibilità. Uniamo questi dati per sondare il gas a bassa densità nella rete cosmica. "
Mentre Tanimura e il suo team hanno raccolto dati da 260.000 coppie di galassie, de Graaff e il suo team hanno raccolto dati da oltre un milione. Alla fine, le due squadre hanno fornito prove evidenti dei filamenti di gas, sebbene le loro misurazioni differissero leggermente. Mentre il team di Tanimura ha scoperto che la densità di questi filamenti era circa tre volte la densità media nel vuoto circostante, de Graaf e il suo team hanno scoperto che erano sei volte la densità media.
"Rileviamo statisticamente il gas a bassa densità nella rete cosmica mediante un metodo di impilamento", ha detto Hideki. “L'altro team utilizza quasi lo stesso metodo. I nostri risultati sono molto simili. La differenza principale è che stiamo sondando un Universo vicino, d'altra parte, stanno sondando un Universo relativamente più lontano. "
Questo particolare aspetto particolarmente interessante, in quanto suggerisce che, nel tempo, la materia barionica nella rete cosmica è diventata meno densa. Tra questi due risultati, gli studi hanno rappresentato tra il 15 e il 30% del contenuto barionico totale dell'Universo. Ciò significherebbe che resta ancora da scoprire una quantità significativa della materia barionica dell'Universo, ma è comunque una scoperta impressionante.
Come ha spiegato Hideki, i loro risultati non solo supportano l'attuale modello cosmologico dell'Universo (il modello Lambda CDM), ma vanno anche oltre:
“Il dettaglio nel nostro universo è ancora un mistero. I nostri risultati fanno luce su di esso e rivelano un'immagine più precisa dell'Universo. Quando le persone uscirono verso l'oceano e iniziarono a creare una mappa del nostro mondo, allora non fu usata per la maggior parte delle persone, ma ora usiamo la mappa del mondo per viaggiare all'estero. Allo stesso modo, una mappa dell'intero universo potrebbe non essere preziosa ora perché non abbiamo una tecnologia per andare lontano nello spazio. Tuttavia, potrebbe essere prezioso 500 anni dopo. Siamo nella prima fase della creazione di una mappa dell'intero universo. "
Offre inoltre opportunità per futuri studi sul Web Comsic, che senza dubbio trarranno vantaggio dall'impiego di strumenti di prossima generazione come James Webb Telescope, Atacama Cosmology Telescope e Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). Con un po 'di fortuna, saranno in grado di individuare la questione mancante rimanente. Quindi, forse possiamo finalmente concentrarci su tutta la massa invisibile!
