Astronomen van de Universiteit van Toronto hebben enkele van de meest ongrijpbare dingen in ons universum ontdekt door een grondige blik te werpen op het kosmische web, het netwerk van filamenten en knopen die de grootschalige verspreiding van sterrenstelsels volgen.

Hoewel sterrenstelsels het grootste deel van het zichtbare licht in het heelal produceren, bevatten ze minder dan 10 procent van alle atomen in de kosmos. Het grootste deel van de rest bevindt zich in het kosmische web in de vorm van een gas dat zo diffuus is dat er niet meer dan ongeveer één atoom per kubieke voet ruimte is - veel leger dan het beste vacuüm dat ooit op aarde is bereikt.

"Omdat het gas zo dun is, is het extreem moeilijk te zien", zegt kosmoloog Adam Hincks, een assistent-professor die is aangesteld bij de afdeling astronomie en astrofysica van David A. Dunlap en St. Michael's College. "Jarenlang hebben astronomen dit het 'ontbrekende baryonprobleem' genoemd. Ze verwachtten veel atomen te zien - die we baryonen noemen - maar vonden er maar een fractie van toen we alle gloeiende materie die ze konden zien bij elkaar optelden."

In de afgelopen jaren zijn astronomen echter eindelijk begonnen met het ontdekken van deze ongrijpbare atomen.

In Toronto leidde Hincks, die ook de inaugurele houder is van de Sutton Family Chair in Science, Christianity and Cultures bij St. Michael's, een internationaal team van wetenschappers dat het diffuse, hete gas ontdekte in een ongeveer 40 miljoen lichtjaar lange gloeidraad tussen twee clusters van sterrenstelsels.

Hincks en zijn medewerkers gebruikten archiefgegevens van de Planck-satelliet en recentere gegevens van de Atacama Cosmology Telescope (ACT), in het noorden van Chili, die kijken naar de Cosmic Microwave Background (CMB), het oudste licht in het universum.

Door te observeren hoe het CMB-licht werd verstrooid door het gas van de gloeidraad, bepaalden ze dat het gas in de gloeidraad de massa heeft van ongeveer 50 miljard zonnen - ongeveer 50 keer meer massa dan ons eigen Melkwegstelsel.

Hoewel eerder met de Planck-gegevens bewijs was gevonden voor het filamentaire gas in dit systeem, verscherpte het grotere ACT-instrument het beeld aanzienlijk, waardoor het onderscheid tussen de clusters van sterrenstelsels en de gloeidraad veel duidelijker werd.

Het onderzoek wordt beschreven in een artikel dat eerder dit jaar is gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Hincks' co-auteurs bij U of T zijn onder meer Martine Lokken, een Ph.D. student aan de afdeling astronomie en astrofysica van de U of T, en J. Richard Bond, een professor aan het Canadian Institute of Theoretical Astrophysics (CITA).

Terwijl het onderzoek onder leiding van Hincks zich richtte op de ontbrekende baryonen in een bepaalde reeks sterrenstelsels, heeft Lokken ontdekt hoe dit gas wordt verdeeld in een ensemble van speciale regio's van het kosmische web.

Lokken, who is supervised by Bond and Renée Hložek, an associate professor in the Dunlap Institute for Astronomy &Astrophysics, used data from the Dark Energy Survey to identify nearly 1,000 galaxy clusters which live in regions of the universe likely to be permeated by filament gas that is denser and hotter than the average.

Lokken then combined their extended gas signal in the Planck and ACT data. She found evidence not only for gas in the clusters themselves but also in filamentary patterns extended away from the clusters. These are expected to contain a great deal of the diffuse gas that was described in the paper by Hincks.

"Our work demonstrates a new way to study gas in the cosmic web," says Lokken. "Accounting for all the so-called 'missing baryons' is one of the most important tasks that we as cosmologists need to tackle. Our directional studies of cosmic gas are a brand new way to probe this problem and other questions about the origins of our universe."

Lokken's work recently appeared in an article in The Astrophysical Journal . + Verder verkennen

Has the hidden matter of the universe been discovered?