Ákos, Bátor
4 °C
11 °C

Röntgensugárzás fedheti fel a hiányzó anyag titkát

2010.06.02. 18:07
A sötét anyaggal nem összetévesztendő hiányzó anyag röntgentartományban sugárzó rendkívül ritka, de forró intergalaktikus felhők formájában lehet jelen.

A csillagászat egyik rejtélyét jelentő hiányzó anyag nem azonos a rejtélyes, egyelőre ismeretlen fajta részecskékből álló sötét anyaggal. A jól ismert elemi részecskékből, elsősorban barionokból (protonokból, neutronokból, stb) álló hatalmas agyag mennyiségét a néhány milliárd éves korának megfelelő távolságban levő galaxisok és gázfelhők vizsgálata révén sikerült megbecsülni. Azonban úgy tűnik, hogy a hozzánk közelebbi, tehát jóval fiatalabb világegyetemben ennek a mennyiségnek csak a fele van jelen, így zavaróan nagy hiány mutatkozik.

Korábban is felmerült annak lehetősége, hogy a hiányzó anyag elképzelhetetlen kiterjedésű, roppant ritka, ugyanakkor forró gázfelhőkben található, amelyeket WHIM (Warm-Hot Intergalactic Medium, kb. Meleg-Forró Galaxisközi Anyag) névvel láttak el. A szakemberek szerint ez az anyag a galaxisok kialakulása után maradt vissza, majd a galaxisokból kidobódott anyaggal dúsult fel.

A WHIM-eket rendkívül alacsony sűrűségük miatt roppant nehéz kimutatni. A felhők sűrűsége alig hat proton köbméterenként, míg a galaxisokban található csillagközi anyag sűrűsége egy atom köbméterenként. Míg általában a csillagászok bosszúságára az anyagfelhők mögött elhelyezkedő területek megfigyelése lehetetlen, itt éppen ellentett a helyzet: a szakemberek magát a felhőt szeretnék megfigyelni, de ehelyett a műszerek átlátnak rajta.

Az eddigi megfigyelések során a kutatók röntgentartományban működő műszereikkel aktív galaxismagokat (AGN) vettek célba abban a reményben, hogy a valahol a Föld és a megfigyelt galaxismag között elhelyezkedő anyagfelhő hatása felfedezhető lesz a megfigyelési adatokban. Azonban ezidáig a vizsgálatok során véletlenszerű távolságban elhelyezkedő WHIM-eket, ami jelentősen megnehezítette a munkát.

Taotao Fang (University of California) és társai most egy tőlünk mintegy kétmilliárd fényév távolságban levő aktív galaxismag vizsgálatára koncentráltak, amelynek irányában helyezkedik el a galaxisok ezreit, és valószínűleg nagy mennyiségű WHIM anyagot tartalmazó Sculptor (Szobrász)-Fal. A körülbelül 400 millió fényévre található struktúra több tízmillió fényévre nyújtózkodik ki, és a jóval távolabbi galaxismag által kibocsátott röntgensugárzás egy részét elnyeli. Az elnyelés megfigyelt jellemzői pontosan egyeznek egy, a Sculptor-Fal távolságában elhelyezkedő, előre jelzett hőmérsékletű és sűrűségű WHIM által okozott elnyelés tulajdonságaival.

Fantáziakép a galaxisok ezreit tartalmazó szálban levő WHIM-ről. A távoli galaxismag által kibocsátott röntgentsugárzás egy részét az ugyancsak a falban levő WHIM nyeli el (jobbra fent: a sugárzás intenzitásának csökkenése a hullámhossz függvényében)
Fantáziakép a galaxisok ezreit tartalmazó szálban levő WHIM-ről. A távoli galaxismag által kibocsátott röntgentsugárzás egy részét az ugyancsak a falban levő WHIM nyeli el (jobbra fent: a sugárzás intenzitásának csökkenése a hullámhossz függvényében)

A NASA Chandra űrtávcsövével, valamint az Európai Űrügynökség XMM-Newton űrobszervatóriumának röntgentartományban működő műszereivel végzett megfigyelések szerint valóban hatalmas mennyiségű intergalaktikus anyagot sikerült kimutatni a falban. A felfedezés megerősíti azokat az elméleteket, melyek szerint a hiányzó anyag a közeli világegyetemben igen forró, rendkívül diffúz és hatalmas kiterjedésű gázfelhők roppant méretekre kinyúló szövevényeként van jelen. Az eredményeket ismertető szakcikk az Astropysical Journalben jelent meg.

Az eddigi megfigyelések sokkal kevésbé voltak meggyőzőek, mint a legutóbbi eredmények. Ennek egyik oka volt, hogy azokat általában egyféle eszközzel készítették csupán. Ezekkel szemben a mostani megfigyelések, amelyek során két űreszközzel sikerült egy előre számítható távolságban levő WHIM kimutatása különös jelentőséggel bír.

Az eddigi felfedezések alkalmával a kimutatott WHIM-eket részint viszonylag alacsony hőmérsékleten (100 ezer kelvin) az ultraibolya tartományban, részint pedig az igen magas (10 millió kelvin) körüli tartományban, röntgenfényben fedezték fel. Az elméletek szerint ezek a felfedezések a létező WHIM-ek igen kis százalékát képviselik, az modellek szerint jóval több WHIM észlelése várható az egymillió fokos tartományban, ahol a Sculptor-Falban levő WHIM felfedezése is történt.