Kosmiczne nici: Odkrycie brakującej materii łączącej gromady galaktyk

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:

Popularne posty z tego bloga

Kosmiczna anomalia zwiastuje przerażającą przyszłość Drogi Mlecznej

Ponowna analiza danych z obserwacji supermasywnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej

Ciemna materia i gwiazdy nie oddziałują ze sobą tak, jak wcześniej sądzono