Selama bertahun-tahun, saintis tidak dapat menemui sebilangan bahan di alam semesta. Bahan yang baru diterbitkan menunjukkan tempat dia bersembunyi.
Ahli astronomi akhirnya menemui bahagian terakhir alam semesta yang hilang. Mereka bersembunyi sejak pertengahan 1990-an, dan pada satu ketika para penyelidik memutuskan untuk membuat inventori semua bahan "normal" di angkasa, termasuk bintang, planet, gas - iaitu, semua yang terdiri daripada zarah atom. (Ini bukan "benda gelap", yang merupakan misteri yang terpisah.) Para saintis mempunyai idea yang cukup jelas mengenai seberapa besar perkara ini, berdasarkan kesimpulan kajian teoritis mengenai asalnya pada masa Big Bang. Kajian latar belakang gelombang mikro kosmik (sisa cahaya dari Big Bang) kemudian mengesahkan anggaran awal ini.
Mereka mengumpulkan semua perkara yang dapat mereka lihat: bintang, awan gas dan sejenisnya. Iaitu, semua yang disebut baryon. Mereka menyumbang hanya 10% dari yang sepatutnya. Dan ketika para saintis membuat kesimpulan bahawa jirim biasa hanya menyumbang 15% dari semua jirim di Alam Semesta (selebihnya adalah jirim gelap), pada masa itu mereka hanya mencipta 1.5% dari semua jirim di Alam Semesta.
Setelah menjalankan beberapa siri kajian, para astronom baru-baru ini menemui bahagian-bahagian terakhir dari bahan biasa di alam semesta. (Mereka masih bingung, tidak mengetahui bahan gelap apa yang terbuat dari itu.) Dan walaupun memerlukan waktu yang sangat lama untuk mencari, para saintis menjumpai tepat di tempat yang mereka harapkan untuk menemukannya: dalam keriting besar gas panas yang menempati jurang antara galaksi. Lebih tepat lagi, mereka dipanggil persekitaran intergalaksi panas-panas (WHIM).
Petunjuk pertama bahawa wilayah gas yang tidak dapat dilihat di antara galaksi datang dari simulasi komputer pada tahun 1998. "Kami ingin melihat apa yang terjadi dengan semua gas ini di alam semesta," kata ahli kosmologi, Ieremia Ostriker dari Princeton University, yang membuat model seperti itu bersama rakannya Renyue Cen. Para saintis ini telah memodelkan pergerakan gas di alam semesta di bawah pengaruh graviti, cahaya, letupan supernova, dan semua kekuatan yang menggerakkan jirim melalui angkasa. "Kami mendapati bahawa gas terbentuk dalam filamen yang dapat dikesan," kata Ostricker.
Tetapi mereka tidak dapat menemui utas ini - ketika itu.
"Dari hari-hari pertama pemodelan kosmologi, menjadi jelas bahawa sebahagian besar bahan baryonik wujud dalam bentuk resapan panas di luar galaksi," kata seorang ahli astrofizik di University of Liverpool. John Moores Ian McCarthy. Ahli astronomi berpendapat baryon panas ini akan sesuai dengan suprastruktur kosmik yang terbuat dari bahan gelap yang tidak dapat dilihat yang memenuhi rongga raksasa antara galaksi. Daya tarikan bahan gelap harus menarik gas dan memanaskannya ke suhu beberapa juta darjah. Malangnya, mencari gas panas dan nadir sangat sukar.
Untuk menjumpai benang yang tersembunyi, dua pasukan saintis secara bebas mula mencari penyimpangan tepat dari sinaran peninggalan (susulan dari Big Bang). Oleh kerana cahaya dari alam semesta awal mengalir ke angkasa lepas, cahaya dapat dipengaruhi oleh wilayah yang dilaluinya. Khususnya, elektron dalam gas terion panas (yang membentuk medium intergalaksi panas-panas) harus berinteraksi dengan proton dari sinaran relik, dan sedemikian rupa sehingga ini akan memberi tenaga tambahan kepada proton. Oleh itu, spektrum CMB harus diputarbelitkan.
Video promosi:
Malangnya, walaupun peta CMB terbaik (diperoleh dari satelit Planck) tidak menunjukkan penyelewengan seperti itu. Sama ada tidak ada gas, atau kesannya terlalu lemah dan tidak dapat dilihat.
Tetapi para saintis dari dua pasukan bertekad untuk membuatnya kelihatan. Mereka tahu dari model komputer di alam semesta, di mana semakin banyak perincian muncul, bahawa gas harus membentang di antara galaksi besar seperti jaring labah-labah di ambang jendela. Satelit Planck tidak dapat melihat gas antara pasangan galaksi. Oleh itu, para penyelidik membuat kaedah untuk memperkuat isyarat lemah sejuta kali.
Pertama, mereka mengimbas katalog galaksi yang diketahui dalam usaha mencari pasangan yang betul, iaitu galaksi yang cukup besar dan berada pada jarak satu sama lain sehingga jaring gas yang cukup padat dapat muncul di antara mereka. Ahli astrofizik kemudian kembali ke data satelit, menempatkan setiap pasangan galaksi, dan pada dasarnya mengukir kawasan itu dari ruang angkasa dengan gunting digital. Dengan lebih dari satu juta keratan di tangan mereka (ini adalah seberapa banyak pasukan pelajar siswazah University of Edinburgh, Anna de Graaff), mereka mula memutar, membesarkan dan mengurangkannya sehingga semua pasang galaksi dapat dilihat dalam kedudukan yang sama. Selepas itu mereka meletakkan sejuta pasangan galaksi Satu sama lain.(Sepasukan penyelidik yang diketuai oleh Hideki Tanimura dari Institut Astrofizik Angkasa di Orsay telah mengumpulkan 260,000 pasang galaksi.) Dan kemudian filamen individu, yang mewakili filamen hantu gas langka panas, tiba-tiba kelihatan.
Kaedah ini mempunyai kekurangannya. Menurut ahli astronomi Michael Shull dari University of Colorado Boulder, penafsiran hasilnya memerlukan andaian tertentu mengenai suhu dan pengedaran gas panas di angkasa. Dan dengan isyarat bertindih, "selalu ada kebimbangan mengenai 'isyarat lemah' yang dihasilkan dari gabungan sejumlah besar data. "Seperti yang kadang kala dilakukan dengan tinjauan sosiologi, anda dapat memperoleh hasil yang salah ketika outlier atau kesalahan persampelan rawak muncul dalam perincian yang memutarbelitkan statistik."
Berdasarkan pertimbangan ini, masyarakat astronomi enggan menganggap isu ini sebagai penyelesaian. Kaedah bebas diperlukan untuk mengukur gas panas. Musim panas ini dia muncul.
Kesan suar
Walaupun dua kumpulan penyelidik pertama saling memberi isyarat antara satu sama lain, pasukan ketiga mula bertindak dengan cara yang berbeza. Para saintis ini mula memerhatikan sebuah quasar yang jauh, ketika mereka memanggil objek terang berbilion tahun cahaya, untuk mengesan gas di ruang intergalaksi yang seharusnya kosong di mana cahaya itu melewati. Seperti memeriksa sinar dari suar jauh untuk menganalisis kabus yang terkumpul di sekitarnya.
Biasanya, ketika ahli astronomi membuat pemerhatian seperti itu, mereka mencari cahaya yang diserap oleh hidrogen atom, kerana unsur ini adalah yang paling banyak di alam semesta. Malangnya, dalam kes ini, pilihan ini tidak termasuk. Medium intergalaksi panas-panas sangat pijar sehingga mengionkan hidrogen, menjadikannya satu-satunya elektron. Hasilnya adalah plasma proton dan elektron bebas yang sama sekali tidak menyerap cahaya.
Oleh itu, saintis memutuskan untuk mencari unsur lain - oksigen. Oksigen dalam medium intergalaksi panas-panas jauh lebih sedikit daripada hidrogen, tetapi oksigen atom mempunyai lapan elektron, sementara hidrogen mempunyai satu. Kerana panas, sebahagian besar elektron terbang, tetapi tidak semuanya. Pasukan penyelidik ini, yang diketuai oleh Fabrizio Nicastro dari Institut Astrofizik Nasional Rom, mengesan cahaya yang diserap oleh oksigen, yang telah kehilangan enam daripada lapan elektronnya. Mereka menemui dua kawasan gas intergalaksi panas. "Oksigen memberikan petunjuk yang menunjukkan adanya hidrogen dan helium yang lebih besar," kata Schull, yang berada di tim Nikastro. Para saintis kemudian membandingkan jumlah gas yang mereka dapati antara Bumi dan quasar dengan alam semesta secara keseluruhan. Hasil kajian menunjukkan bahawa mereka mendapati 30% yang hilang.
Angka-angka ini juga cukup konsisten dengan kesimpulan kajian CMB. "Pasukan kami melihat potongan teka-teki yang sama dan sampai pada kesimpulan yang sama, yang memberi kami keyakinan mengingat perbezaan kaedah penyelidikan," kata ahli astronomi Mike Boylan-Kolchin di University of Texas di Austin.
Langkah seterusnya, kata Shull, adalah memerhatikan lebih banyak kuasar dengan teleskop sinar-X dan ultraviolet generasi baru dengan kepekaan yang lebih tinggi. "Quasar yang kami saksikan adalah rumah api terbaik dan terang yang dapat kami temui. Yang lain akan kurang terang dan pemerhatian akan bertahan lebih lama,”katanya. Tetapi untuk hari ini kesimpulannya jelas. "Kami menyimpulkan bahawa perkara baryonik yang hilang telah dijumpai," tulis para saintis.
Katya Moskvich (KATIA MOSKVITCH)
