لعقود ، استند النموذج الكوني السائد الذي استخدمه العلماء على نظرية أنه بالإضافة إلى المادة الباريونية - المعروفة أيضًا. المادة "العادية" أو "المضيئة" ، التي يمكننا رؤيتها - يحتوي الكون أيضًا على كمية كبيرة من الكتلة غير المرئية. تمثل هذه المادة المظلمة ما يقرب من 26.8٪ من كتلة الكون ، في حين أن المادة الطبيعية تمثل 4.9٪ فقط.
في حين أن البحث عن المادة المظلمة مستمر ولم يتم العثور على أدلة مباشرة حتى الآن ، فقد أدرك العلماء أيضًا أن ما يقرب من 90٪ من المادة الطبيعية للكون لا تزال غير مكتشفة. وفقًا لدراستين جديدتين تم نشرهما مؤخرًا ، ربما تم اكتشاف الكثير من هذه المادة الطبيعية - التي تتكون من خيوط من الغاز الساخن المنتشر الذي يربط بين المجرات - في النهاية.
ظهرت أول دراسة بعنوان "بحث عن خيوط الغازات الحارة / الساخنة بين أزواج المجرات الحمراء المضيئة". الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. قاد الدراسة هيديكي تانيمورا ، مرشح الدكتوراه آنذاك في جامعة كولومبيا البريطانية ، وشمل باحثين من المعهد الكندي للأبحاث المتقدمة (CIFAR) وجامعة ليفربول جون مورس وجامعة كوازولو ناتال.
الدراسة الثانية ، التي ظهرت مؤخرًا على الإنترنت ، كانت بعنوان "Missing Baryons in the Cosmic Web كشفها تأثير Sunyaev-Zel’dovich". تألف هذا الفريق من باحثين من جامعة أدنبرة وقادته آنا دي جراف ، طالبة جامعية من معهد علم الفلك في مرصد أدنبرة الملكي. يعمل هذان الفريقان بشكل مستقل عن بعضهما البعض ، ويعالجان مشكلة المادة المفقودة في الكون.
استنادًا إلى المحاكاة الكونية ، كانت النظرية السائدة هي أن المادة الطبيعية للكون التي لم يتم اكتشافها سابقًا تتكون من خيوط من المادة الباريونية - أي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات - التي تطفو بين المجرات. هذه المناطق هي ما يعرف باسم "الشبكة الكونية" ، حيث يوجد الغاز منخفض الكثافة عند درجات حرارة تتراوح من 105 إلى 107 كلفن (-168 طنًا -166 درجة مئوية ؛ -270 إلى 266 درجة فهرنهايت).
من أجل دراستهم ، استشار الفريقان بيانات من Planck Collaboration ، وهو مشروع تحتفظ به وكالة الفضاء الأوروبية يشمل جميع أولئك الذين ساهموا في بلانك مهمة (وكالة الفضاء الأوروبية). تم تقديم هذا في عام 2015 ، حيث تم استخدامه لإنشاء خريطة حرارية للكون من خلال قياس تأثير تأثير Sunyaev-Zeldovich (SZ).
يشير هذا التأثير إلى التشويه الطيفي في الخلفية الميكروية الكونية ، حيث تنتشر الفوتونات بواسطة الغاز المتأين في المجرات والهياكل الأكبر. خلال مهمتها في دراسة الكون بلانك قام القمر الصناعي بقياس التشويه الطيفي لفوتونات CMB بحساسية كبيرة ، ومنذ ذلك الحين تم استخدام الخريطة الحرارية الناتجة لرسم هيكل واسع النطاق للكون.
ومع ذلك ، فإن الخيوط بين المجرات بدت باهتة للغاية بحيث لا يستطيع العلماء فحصها في ذلك الوقت. ولمعالجة ذلك ، استشار الفريقان بيانات من كتالوجات المجرات الشمالية والجنوبية CMASS ، والتي تم إنتاجها من الإصدار الثاني عشر للبيانات من مسح Sloan Digital Sky Survey (SDSS). من مجموعة البيانات هذه ، اختاروا أزواج المجرات وركزوا على المسافة بينهما.
ثم قاموا بتجميع البيانات الحرارية التي حصلوا عليها بلانك لهذه المناطق فوق بعضها البعض من أجل تعزيز الإشارات الناتجة عن تأثير SZ بين المجرات. كما أخبر دكتور هيديكي مجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"يعطي مسح المجرة SDSS شكلًا للهيكل واسع النطاق للكون. توفر مراقبة بلانك خريطة كاملة لضغط الغاز مع حساسية أفضل. نقوم بدمج هذه البيانات لاستقصاء الغاز منخفض الكثافة في الشبكة الكونية ".
بينما قام تانيمورا وفريقه بتكديس البيانات من 260،000 زوج من المجرات ، قامت دي جراف وفريقها بتكديس البيانات من أكثر من مليون. في النهاية ، توصل الفريقان إلى دليل قوي على خيوط الغاز ، على الرغم من اختلاف قياساتهما إلى حد ما. في حين وجد فريق Tanimura أن كثافة هذه الشعيرات كانت حوالي ثلاثة أضعاف متوسط الكثافة في الفراغ المحيط ، وجدت دي غراف وفريقها أنهم كانوا ستة أضعاف متوسط الكثافة.
قال هيديكي: "اكتشفنا الغاز منخفض الكثافة في الشبكة الكونية إحصائيًا بطريقة التراص". "يستخدم الفريق الآخر نفس الطريقة تقريبًا. نتائجنا متشابهة جدا. والفرق الرئيسي هو أننا نحقق في كون قريب ، من ناحية أخرى ، فإنهم يبحثون في كون أبعد نسبيًا. "
هذا الجانب الخاص المثير للاهتمام بشكل خاص ، من حيث أنه يشير إلى أنه بمرور الوقت ، أصبحت المادة الباريونية في الويب الكوني أقل كثافة. بين هاتين النتيجتين ، شكلت الدراسات ما بين 15 و 30 ٪ من إجمالي المحتوى الباريوني للكون. في حين أن هذا سيعني أنه لا يزال هناك الكثير من المادة الباريونية للكون ، إلا أنه اكتشاف مثير للإعجاب.
كما أوضح هيديكي ، فإن نتائجهم لا تدعم فقط النموذج الكوني الحالي للكون (نموذج Lambda CDM) ولكن تتجاوزه أيضًا:
"إن التفاصيل في عالمنا لا تزال لغزا. نتائجنا تسلط الضوء عليها وتكشف عن صورة أكثر دقة للكون. عندما خرج الناس إلى المحيط وبدأوا في رسم خريطة لعالمنا ، لم يتم استخدامها لمعظم الناس في ذلك الوقت ، لكننا نستخدم خريطة العالم الآن للسفر إلى الخارج. وبنفس الطريقة ، قد لا تكون خريطة الكون بأكمله ذات قيمة الآن لأننا لا نملك تقنية للذهاب إلى الفضاء. ومع ذلك ، يمكن أن تكون قيمة بعد 500 عام. نحن في المرحلة الأولى من رسم خريطة للكون بأكمله ".
كما أنه يفتح فرصًا للدراسات المستقبلية لشبكة Comsic Web ، والتي ستستفيد بلا شك من نشر أدوات الجيل القادم مثل تلسكوب James Webb و Atacama Cosmology Telescope و Q / U Imaging ExperimenT (QUIET). مع أي حظ ، سيتمكنون من اكتشاف المادة المفقودة المتبقية. ثم ، ربما يمكننا أخيرا التركيز على كل الكتلة غير المرئية!
