Astronomii au găsit materia „lipsă” din Univers

Astronomii au descoperit materia „lipsă” din Univers; și se pare că găurile negre au fost mai active decât s-a crezut.

Astronomii care au încercat să contabilizeze toată materia „normală” din Univers (stele, galaxii și gaz) au realizat că mai bine de jumătate lipsește față de câtă s-a format la Big Bang, în urmă cu 13,6 miliarde de ani. Mai exact, mai mult de jumătate din materia obișnuită (aproximativ 15% din toată materia existentă, excluzând materia întunecată) nu putea fi găsită în stelele și gazele luminoase observabile.

• Oamenii de știință au reușit să crească dinți umani în laborator
• Care este motivul pentru care cercetătorii au „tatuat” tardigrade?

Noile măsurători sugerează însă că materia „lipsă” din Univers se află sub forma unui gaz de hidrogen ionizat extrem de difuz și invizibil, care formează un halo extins în jurul galaxiilor, unul mult mai extins decât se credea anterior.

Aceste descoperiri rezolvă nu doar o discrepanță majoră dintre observațiile astronomice și modelul cosmologic standard al evoluției Universului, ci și sugerează că găurile negre supermasive din centrele galaxiilor sunt mai active decât s-a presupus. Ele ar putea arunca gaze la distanțe de până la cinci ori mai mari decât se anticipa.

„Credem că, pe măsură ce mergem mai departe de galaxie, regăsim tot gazul lipsă. Pentru a confirma exact, va fi nevoie de o analiză detaliată cu simulări, ceea ce intenționăm să facem”, a declarat Boryana Hadzhiyska, cercetătoare postdoctorală la Universitatea din California, Berkeley (SUA) și autoare principală a studiului.

Rezultatele, obținute de o echipă internațională de 75 de oameni de știință, au fost prezentate în cadrul unor conferințe științifice, publicate pe platforma arXiv și sunt în curs de evaluare pentru publicare în Physical Review Letters.

Unde era ascunsă materia „lipsă” din Univers?

Deși materia întunecată reprezintă circa 84% din toată materia din Univers, restul este materie „normală”, numită și barionică. Doar aproximativ 7% din această materie obișnuită se află în stele. Restul se regăsește sub forma unui gaz de hidrogen invizibil, în principal ionizat, care se întinde prin galaxii și prin rețelele cosmice care conectează galaxiile.

Acest gaz și electronii săi sunt distribuiți în așa-numitul mediu intergalactic cald-fierbinte (WHIM – warm-hot intergalactic medium), care este atât de rece și difuz încât nu poate fi detectat cu metodele obișnuite. Acest lucru l-a făcut imposibil de observat până acum.

În noul studiu, cercetătorii au analizat distribuția acestui hidrogen ionizat prin suprapunerea imaginilor a aproximativ 7 milioane de galaxii aflate la mai puțin de 8 miliarde de ani-lumină distanță. Apoi au măsurat o ușoară schimbare de luminozitate în radiația cosmică de fond, cauzată de interacțiunea cu electronii din gaz, un fenomen cunoscut sub numele de „efectul cinematic Sunyaev-Zel’dovich”.

„Radiația cosmică de fond este fundalul tuturor lucrurilor pe care le vedem în Univers. Este marginea Universului observabil. Putem folosi acest fundal pentru a vedea unde se află gazul”, a explicat Simone Ferraro, cercetător la Lawrence Berkeley National Laboratory.

Ce instrumente au fost folosite pentru a depista materia „lipsă” din Univers?

Imaginile galaxiilor, în special ale celor cunoscute drept galaxii roșii luminoase, au fost colectate de Instrumentul Spectroscopic pentru Energia Întunecată (DESI), instalat pe telescopul Mayall din Arizona. DESI cartografiază în 3D zeci de milioane de galaxii și quasari pentru a înțelege efectul energiei întunecate asupra expansiunii Universului.

Pentru măsurătorile radiației cosmice de fond s-a folosit Telescopul pentru Cosmologie Atacama (ACT) din Chile, care a realizat cele mai precise măsurători ale CMB până la dezafectarea sa, în 2022, notează Phys.org.

Ce înseamnă noua descoperire?

Studiul arată că găurile negre din centrele galaxiilor ar putea deveni active și în alte perioade ale vieții lor, nu doar în primele faze de formare. Acest comportament, cunoscut drept „ciclu de activare”, ar putea explica halourile extinse de gaz.

Expulzarea gazului din nucleul galaxiilor și revenirea sa în discurile galactice influențează direct procesul de formare a stelelor, un fenomen ce poartă denumirea de „feedback”. Noile date indică faptul că acest feedback este mai intens și mai extins decât s-a crezut, urmând rețelele cosmice filamentare care conectează galaxiile.

Simulările actuale ale evoluției galaxiilor vor trebui adaptate pentru a include acest comportament nou observat. Unele modele deja în curs de dezvoltare încep să reflecte mai bine realitatea sugerată de noile observații.

De ce contează această descoperire?

Descoperirea materiei barionice lipsă are implicații majore pentru înțelegerea evoluției cosmice. În plus, influențează modul în care înțelegem distribuția materiei și modul în care aceasta se leagă de materia întunecată.

„Cunoașterea distribuției gazului a devenit unul dintre cele mai mari obstacole în analiza datelor cosmologice din prezent și viitor. Acum este momentul potrivit pentru a aborda aceste întrebări”, a explicat Ferraro.

De asemenea, efectul cinematic Sunyaev-Zel’dovich ar putea fi folosit pentru a explora Universul timpuriu, oferind indicii despre structura la scară largă a cosmosului și despre legile fundamentale ale fizicii din acea perioadă.

Vă recomandăm să citiți și:

Telescopul James Webb a detectat un moment crucial din istoria Universului: sfârșitul epocii întunecate

O nouă planetă studiată cu Telescopul Webb nu seamănă cu nimic cunoscut în Sistemul Solar

Tehnologia nucleară de „fuziune la rece” va fi testată în spațiu

Descoperire bizară pe Marte! Ce a găsit roverul Perseverance pe Planeta Roșie?