Firele cosmice pot ascunde o parte din materia lipsă a universului

HONOLULU — Unii oameni au probleme în a-și găsi cheile; Între timp, astronomii au avut dificultăți în a localiza jumătate dintre atomii din univers. Din fericire, cercetătorii au o idee bună despre unde să caute. Materia deplasată pare să se fi adunat în filamente cosmice, lungi de sute de milioane de ani lumină, care conectează grupuri de galaxii din cosmos.

Trei astfel de filamente care se extind din clusterul de galaxii Abell 2744 (SN: 13/06/15, str. 32) sunt încărcate cu gaz care acumulează o parte din masa lipsă, spune Dominique Eckert, astrofizician la Universitatea din Geneva din Elveția. Temperatura și densitatea gazului se potrivesc îndeaproape cu cele din simulările computerizate care implică filamentele de gaz ca ascunzătoare, a raportat Eckert la 3 august la reuniunea Uniunii Astronomice Internaționale.

„Avem o idee destul de bună despre cât de multă materie obișnuită există în univers”, spune Eckert. „Cu excepția cazului în care facem un recensământ al tot ceea ce vedem în universul local, nu ne lipsește.” În anii săi de formare, materia din univers era alcătuită din aproximativ 15% „materie normală” – atomii care alcătuiesc stelele, planetele și oamenii – și 85% materie întunecată, substanța mult mai evazivă care se dezvăluie numai prin gravitatie. Când cercetătorii aruncă o privire în jur la universul modern, totuși, jumătate din această materie normală lipsește (SN: 8/9/14, str. 22).

În căutarea materiei lipsă, astronomii tind să urmărească lumina. Din păcate, gazul relativ rece care curge de-a lungul filamentelor se ascunde în umbră. Acest gaz, gătit la o temperatură de 100.000 până la 10 milioane de grade Celsius, strălucește cu lumină ultravioletă greu de văzut; gazul mult mai fierbinte care se adună în clustere de galaxii emite raze X foarte detectabile. Norii de hidrogen care hoinăresc între galaxii sunt buni la interceptarea și blocarea luminii UV, în timp ce razele X trec direct. Deci, când vine vorba de lumina UV, „suntem în esență orbi”, spune Eckert.

Totuși, o parte din gazul din filament este suficient de cald pentru a se scurge un filament slab de raze X. Îndreptând telescopul XMM-Newton către Abell 2744, care se ascunde la aproximativ 4 miliarde de ani lumină depărtare în constelația Sculptor, Eckert și colegii săi au detectat strălucirea fantomatică de raze X a acestor filamente ascunse anterior.

„Sunt foarte slabe”, spune Christine Jones, astrofizician la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică din Cambridge, Massachusetts. „Măsurarea este foarte greu de făcut”. Astronomii au avut anterior un singur exemplu rezonabil de filament care conectează două grupuri de galaxii, spune ea. Dar cu filamentele ieșite din Abell 2744 și un altul pe care Jones l-a detectat s-a alăturat unui grup diferit, „acum devin mai multe exemple”.

Doar să vezi filamentele nu este suficient. Eckert a cântărit filamentele uitându-se la modul în care masa lor îndoaie lumina provenită din galaxiile aflate mult dincolo de cluster. Contorsiunile din imaginile acestor galaxii, care se aliniază frumos cu strălucirea razelor X, oferă indicii despre masa totală (inclusiv materia întunecată) prinsă în filamente. Lumina cu raze X le spune apoi cercetătorilor ce fracție din acea masă se află în materia obișnuită găsită în gazul cald: aproximativ 5 până la 10 la sută.

Aruncă puțin mai multă masă ascunsă ca gaz mai rece și câteva procente legate în stele, iar masa de gaz din filamente se apropie de ceea ce s-ar aștepta cercetătorii dacă acolo se ascunde materia greșită. Cifrele găsite de Eckert par rezonabile, spune Jones, pe baza echilibrului de materie întunecată și normală găsită în galaxii, grupuri de galaxii și clustere.