Naukowcy odkryli gigantyczne włókno gorącego gazu łączące cztery gromady galaktyk. To przełomowe znalezisko może wyjaśnić, gdzie ukrywa się brakująca materia we Wszechświecie.
Symulacja kosmicznej sieci. Źródło: ESA
Astronomowie odkryli ogromne włókno gorącego gazu łączące cztery gromady galaktyk. Ta 10-krotnie masywniejsza od naszej Galaktyki nić może zawierać część brakującej materii Wszechświata, rozwiązując tym samym kryjącą się od dziesięcioleci zagadkę.
Aby dokonać odkrycia, astronomowie wykorzystali teleskopy XMM-Newton oraz Suzaku.
Brakuje ponad ⅓ normalnej materii w lokalnym Wszechświecie – widocznej materii tworzącej gwiazdy, planety, galaktyki i życie. Nie została ona jeszcze zaobserwowana, ale jest niezbędna do prawidłowego działania naszych modeli kosmosu.
Wspomniane modele sugerują, że ta nieuchwytna materia może istnieć w długich pasmach gazu, czyli włóknach, łączących najgęstsze kieszenie przestrzeni. Chociaż obserwowaliśmy już włókna, trudno jest określić ich właściwości; są one zazwyczaj słabe, co utrudnia odizolowanie ich światła od światła galaktyk, czarnych dziur i innych obiektów znajdujących się w pobliżu.
Nowe badania są teraz jednymi z pierwszych, które to zrobiły, znajdując i dokładnie charakteryzując pojedyncze włókno gorącego gazu rozciągające się między czterema gromadami galaktyk w pobliskim Wszechświecie.
Po raz pierwszy nasze wyniki ściśle pasują do tego, co widzimy w naszym wiodącym modelu kosmosu – coś, co nigdy wcześniej się nie zdarzyło – powiedział główny badacz Konstantinos Migkas z Obserwatorium w Lejdzie w Holandii. Wygląda na to, że symulacje miały rację od samego początku.
Na celowniku XMM-Newton
Mierzący ponad 20 milionów stopni filament zawiera około 10 razy więcej masy niż Droga Mleczna i łączy cztery gromady galaktyk: dwie na jednym końcu i dwie na drugim. Wszystkie są częścią Supergromady Shapleya, zbioru ponad 8000 galaktyk, który tworzy jedną z najbardziej masywnych struktur w pobliskim Wszechświecie.
Włókno rozciąga się ukośnie od nas przez supergromadę na odległość 23 milionów lat świetlnych, co odpowiada przemierzeniu Drogi Mlecznej od końca do końca około 230 razy.
Konstantionos i jego współpracownicy scharakteryzowali filament w połączonych obserwacjach rentgenowskich z XMM-Newton i Suzaku oraz zagłębiając się w dane optyczne z kilku innych instrumentów.
Oba teleskopy rentgenowskie były idealnymi partnerami. Suzaku zmapował słabe światło rentgenowskie włókna w szerokim obszarze przestrzeni kosmicznej, podczas gdy XMM-Newton bardzo precyzyjnie wskazał zanieczyszczające źródła promieniowania rentgenowskiego – a mianowicie supermasywne czarne dziury – znajdujące się wewnątrz filamentu.
Dzięki XMM-Newton mogliśmy zidentyfikować i usunąć te kosmiczne zanieczyszczenia, więc wiedzieliśmy, że patrzymy na gaz w filamencie i nic więcej – dodał współautor Florian Pacaud z Uniwersytetu w Bonn w Niemczech. Nasze podejście było naprawdę udane i pokazuje, że włókno jest dokładnie takie, jakiego spodziewaliśmy się po naszych najlepszych symulacjach Wszechświata w dużej skali.
Tak naprawdę nie jest brakująca
Oprócz ujawnienia ogromnej i wcześniej niewidocznej nici materii biegnącej przez pobliski kosmos, odkrycie to pokazuje, w jaki sposób niektóre z najgęstszych i najbardziej ekstremalnych struktur we Wszechświecie – gromady galaktyk – są połączone na kolosalnych odległościach.
Rzuca to również światło na samą strukturę kosmicznej sieci, ogromnej, niewidzialnej pajęczyny włókien, która leży u podstaw struktury wszystkiego, co widzimy wokół nas.
Ten przegląd jest doskonałym przykładem współpracy między teleskopami i tworzy nowy punkt odniesienia dla tego, jak dostrzec światło pochodzące ze słabych włókien kosmicznej sieci – dodał Norbert Schartel, naukowiec projektu XMM-Newton w ESA.
Co więcej, wzmacnia to nasz standardowy model kosmosu i potwierdza dziesiątki lat symulacji: wydaje się, że ‘brakująca’ materia może naprawdę czaić się w trudno dostrzegalnych nitkach utkanych we Wszechświecie.
Zbudowanie dokładnego obrazu kosmicznej sieci jest domeną misji ESA Euclid. Rozpoczęta w 2023 roku misja Euclid bada strukturę i historię tej sieci. Misja zagłębia się również w naturę ciemnej materii i ciemnej energii – których nigdy nie zaobserwowano, mimo że stanowią aż 95% Wszechświata – i współpracuje z innymi badaczami ciemnego Wszechświata, aby rozwiązać niektóre z największych i najdłużej nierozwiązanych tajemnic kosmosu.
Wyniki badań opublikowano 19 czerwca 2025 roku w Astronomy & Astrophysics.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
