Wissenschaftler haben Dutzende von Jahren damit verbracht, nach einem Drittel der „normalen“ Materie des Universums zu suchen. Neue Daten aus dem Chandra-Röntgenobservatorium könnten endlich eine willkommene Antwort sein.
Detaillierte Untersuchungen, Analysen und Berechnungen ermöglichten den Forschern zu verstehen, wie viel normale Materie (Wasserstoff, Helium und andere Elemente) direkt vom Urknall an vorhanden war. In der Zeitspanne von den ersten Minuten bis zu einer Milliarde Jahren befand sich der größte Teil der normalen Materie in kosmischem Staub, Gas und Gegenständen (Sternen und Planeten).
Das ist nur ein Problem. Wenn wir die Masse aller normalen Materie im modernen Raum addieren, fällt der dritte Teil irgendwohin (er unterscheidet sich von der nicht weniger mysteriösen dunklen Materie).
Eine Theorie besagt, dass die fehlende Masse im intergalaktischen Raum in große Stränge aus warmem (weniger als 100.000 K) und heißem (mehr als 100.000 K) Gas unterteilt ist. Diese Filamente werden als "warm-heißes intergalaktisches Medium" (WHIM) bezeichnet. Sie werden in optischen Vermessungen nicht gezeigt, aber ein Teil des warmen Gases ist im ultravioletten Licht sichtbar. Mit Hilfe neuer Technologien konnten wir überzeugende Beweise für die Existenz von WHIM finden. Die Astronomen nutzten das Chandra-Observatorium, um die warmen Gasfäden auf dem Weg zum Quasar (einer hellen Röntgenquelle) zu finden und zu untersuchen, die ein sich schnell ausdehnendes supermassives Schwarzes Loch speisen. Quasar um 3,5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.
Wenn die Heißgaskomponente des WHIM an diese Stränge gebunden ist, werden einige der Röntgenstrahlen des Quasars von diesem Heißgas absorbiert. Daher haben Wissenschaftler versucht, die Signatur eines im Röntgenlicht eines Quasars gedruckten Heißgases zu finden.
Lichtweg
Das Problem ist jedoch, dass das WHIM-Absorptionssignal im Vergleich zur gesamten Röntgenstrahlung eines Quasars schwach ist. Aus diesem Grund ist es bei der Suche nach dem gesamten Röntgenspektrum bei verschiedenen Wellenlängen schwierig, die schwachen WHIM-Eigenschaften von zufälligen Schwankungen zu unterscheiden.
Das Team konnte das Problem jedoch lösen, indem es sich nur auf bestimmte Teile des Röntgenspektrums konzentrierte und die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen verringerte. Zunächst identifizierten sie die Galaxien in der Nähe der Sichtlinie zum Quasar, die sich in der gleichen Entfernung von der Erde wie die Gebiete mit warmem Gas befinden. So gelang es uns, 17 mögliche Fäden zwischen dem Quasar und unserem Planeten zu finden und deren Abstände festzulegen. Durch die Universumserweiterung wird das Licht auf seinem Weg gedehnt, sodass die Röntgenabsorption in diesen Filamenten auf eine rotere Wellenlänge verschoben wird. Die Suche einzugrenzen erwies sich als unglaublich nützlich, aber ich hatte auch mit der Schwäche der Röntgenabsorption zu kämpfen.
Das Verfahren ermöglichte den Nachweis von Sauerstoff mit Eigenschaften, die auf sein Vorhandensein in einem Gas mit einer Temperatur von einer Million Kelvin hindeuten. Die Extrapolation dieser Daten trug dazu bei, die Gesamtmenge der fehlenden Inhalte zu berücksichtigen. In Zukunft planen sie, die Technik auf andere Quasare anzuwenden, um die Theorie über WHIM zu bestätigen.
