science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Langste intergalactische gasgloeidraad ontdekt

Optische afbeelding van het Abell 3391/95 systeem. Krediet:Reiprich et al., Astronomie en astrofysica

Meer dan de helft van de materie in ons universum is tot nu toe voor ons verborgen gebleven. Echter, astrofysici hadden een vermoeden waar het zou kunnen zijn:in zogenaamde filamenten, onpeilbaar grote draadachtige structuren van heet gas die sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels omringen en verbinden. Een team onder leiding van de Universiteit van Bonn heeft nu voor het eerst een gasfilament met een lengte van 50 miljoen lichtjaar waargenomen. De structuur lijkt opvallend veel op de voorspellingen van computersimulaties. De waarneming bevestigt dus ook onze ideeën over het ontstaan ​​en de evolutie van ons heelal. De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Astronomie en astrofysica .

We danken ons bestaan ​​aan een kleine afwijking. Vrijwel precies 13,8 miljard jaar geleden, de oerknal plaatsvond. Het is het begin van ruimte en tijd, maar ook van alle materie waaruit ons universum vandaag bestaat. Hoewel het aanvankelijk geconcentreerd was op één punt, het breidde zich razendsnel uit - een gigantische gaswolk waarin de materie bijna uniform was verdeeld.

Bijna, maar niet helemaal:in sommige delen was de wolk een beetje dichter dan in andere. En alleen al om deze reden zijn er planeten, sterren en sterrenstelsels vandaag. Dit komt omdat de dichtere gebieden iets hogere zwaartekrachten uitoefenden, die het gas uit hun omgeving naar zich toe trokken. Steeds meer materie concentreerde zich daarom in de loop van de tijd in deze regio's. De ruimte tussen hen, echter, werd leger en leger. In de loop van een goede 13 miljard jaar, er ontstond een soort sponsstructuur:grote "gaten" zonder enige materie, met gebieden ertussen waar duizenden sterrenstelsels zijn verzameld in een kleine ruimte, zogenaamde clusters van sterrenstelsels.

Stilstaand beeld van een simulatie die de distributie van heet gas laat zien (links), vergeleken met het eROSITA-röntgenbeeld van het Abell 3391/95-systeem (rechts). Krediet:Reiprich et al., Astronomie en astrofysica

Fijn web van gasdraden

Als het echt zo is gegaan, de sterrenstelsels en clusters moeten nog steeds verbonden zijn door restanten van dit gas, als de ragfijne draden van een spinnenweb. "Volgens berekeningen meer dan de helft van alle baryonische materie in ons universum bevindt zich in deze filamenten - dit is de vorm van materie waaruit sterren en planeten zijn samengesteld, net als wijzelf, " legt Prof. Dr. Thomas Reiprich van het Argelander Instituut voor Astronomie van de Universiteit van Bonn uit. Toch is het tot nu toe aan onze blik ontsnapt:door de enorme uitzetting van de filamenten, de materie erin is extreem verdund:het bevat slechts tien deeltjes per kubieke meter, wat veel minder is dan het beste vacuüm dat we op aarde kunnen creëren.

Echter, met een nieuw meetinstrument, de eROSITA-ruimtetelescoop, Reiprich en zijn collega's konden het gas nu voor het eerst volledig zichtbaar maken. "eROSITA heeft zeer gevoelige detectoren voor het type röntgenstraling dat afkomstig is van het gas in filamenten, " legt Reiprich uit. "Het heeft ook een groot gezichtsveld, zoals een groothoeklens, het legt een relatief groot deel van de lucht vast in één enkele meting, en met een zeer hoge resolutie." Hierdoor kunnen in relatief korte tijd gedetailleerde beelden worden gemaakt van zulke enorme objecten als filamenten.

In deze weergave van het eROSITA-beeld (rechts; links weer een simulatie ter vergelijking) zijn ook de zeer zwakke gebieden van dun gas zichtbaar. Credit:links:Reiprich et al., Ruimtewetenschap beoordelingen, 177, 195; rechts:Reiprich et al., Astronomie en astrofysica

Bevestiging van het standaardmodel

In hun studie hebben de onderzoekers onderzochten een hemellichaam genaamd Abell 3391/95. Dit is een systeem van drie clusters van sterrenstelsels, die ongeveer 700 miljoen lichtjaar van ons verwijderd is. De eROSITA-beelden tonen niet alleen de clusters en talrijke individuele sterrenstelsels, maar ook de gasfilamenten die deze structuren verbinden. De hele gloeidraad is 50 miljoen lichtjaar lang. Maar misschien is het nog enormer:de wetenschappers gaan ervan uit dat de afbeeldingen slechts een gedeelte laten zien.

"We vergeleken onze waarnemingen met de resultaten van een simulatie die de evolutie van het universum reconstrueert, " legt Reiprich uit. "De eROSITA-afbeeldingen lijken opvallend veel op door de computer gegenereerde afbeeldingen. Dit suggereert dat het algemeen aanvaarde standaardmodel voor de evolutie van het universum correct is." de gegevens laten zien dat de ontbrekende materie waarschijnlijk daadwerkelijk in de filamenten is verborgen.

Reiprich is ook lid van het Transdisciplinair Onderzoeksgebied (TRA) "Bouwstenen van materie en fundamentele interacties" aan de Universiteit van Bonn. In zes verschillende TRA's, wetenschappers van de meest uiteenlopende faculteiten en disciplines komen samen om samen te werken aan toekomstrelevante onderzoeksthema's van de University of Excellence.