Υπερκαυτά νήματα αερίου συνδέουν σμήνη γαλαξιών

Οι αστρονόμοι επιβεβαίωσαν για πρώτη φορά μια γέφυρα θερμού αερίου με θερμοκρασία περίπου 80 εκατομμυρίων βαθμών Κέλβιν που συνδέει ένα ζευγάρι σμήνων γαλαξιών που απέχουν μεταξύ τους 10 εκατομμύρια έτη φωτός. Η ανακάλυψη είναι ιδιαίτερης σημασίας, καθώς θα μπορούσε να βοηθήσει να ρίξει φως στην βαρυονική ύλη που λείπει που απασχολεί τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες.

Τα δύο σμήνη γαλαξιών, Abell 399 και Abell 401 , ο καθένας περιέχει εκατοντάδες γαλαξίες και απέχει αρκετά δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Στο πρώιμο σύμπαν, νημάτια αέριας ύλης διαπέρασαν τον κόσμο σε ένα γιγάντιο ιστό, με σμήνη να σχηματίζονται τελικά στους πιο πυκνούς κόμβους, σύμφωνα με την κύρια θεωρία για την ύλη – αυτό ονομάζεται θερμό-καυτό διαγαλαξιακό μέσο (WHIM).

Παρά το γεγονός ότι δεν έχουμε ακόμη δει κανένα πραγματικό στοιχείο ή δεν καταφέρουμε να προσδιορίσουμε τι ακριβώς είναι αυτά, το Σύμπαν κυριαρχείται από αυτό που ονομάζεται διφορούμενα σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια. Ό,τι μπορούμε πραγματικά να μετρήσουμε και να δούμε – αστέρια, γαλαξίες, κοσμικά σύννεφα σκόνης και αερίου κ.ο.κ. – αποτελούν μόνο ένα μικροσκοπικό κλάσμα του Σύμπαντος, λιγότερο από το 5%. Αυτή η «λευκή» ύλη αναφέρεται συνήθως μεταξύ των αστρονόμων ως βαρυονική ύλη.

Τώρα, αυτή η βαρυονική ύλη μπορεί γενικά να ανιχνευθεί μετρώντας την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκλύει. Ωστόσο, όταν παρατηρούμε μακρινά κοσμικά αντικείμενα, όπως μακρινούς γαλαξίες και αστέρια, οι μετρήσεις της βαρυονικής ύλης δεν ταιριάζουν με αυτές από κοντινά – υπάρχει μια αναντιστοιχία μεταξύ της ύλης στο αρχαίο Σύμπαν και του κοντινού Σύμπαντος. Περίπου το ήμισυ της βαρυονικής ύλης που αναμένεται να υπάρχει στο τοπικό Σύμπαν λείπει. Πού είναι λοιπόν;

Λοιπόν, πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι βρίσκεται σε αυτό το ζεστό διαγαλαξιακό μέσο ή WHIM που ανέφερα νωρίτερα. Οι κοσμικές προσομοιώσεις έχουν αποκαλύψει ότι τόσο η σκοτεινή όσο και η βαρυονική ύλη είναι ενσωματωμένες σε  ένα νηματώδες δίκτυο και ότι το WHIM μπορεί να αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της βαρυονικής ύλης στο τοπικό Σύμπαν. Αυτό το δίκτυο ασθενούς αερίου κυμαίνεται σε θερμοκρασία από 100.000 έως αρκετές δεκάδες εκατομμύρια K και λόγω της εξαιρετικά χαμηλής πυκνότητάς του έχει αποδειχθεί πολύ δύσκολο να εντοπιστεί.

Σμήνη γαλαξιών που γεφυρώνουν θερμό αέριο

Αυτά τα τελευταία ευρήματα που βασίζονται σε παρατήρηση μικροκυμάτων και μήκους κύματος κάτω του χιλιοστού με χρήση του δορυφόρου Planck της ESA έφεραν νέο φως σε αυτές τις θεωρίες.

Με άλλα λόγια, αυτό το φαινόμενο Sunyaev-Zel’dovich ή S-Z περιγράφει ένα φαινόμενο στο οποίο το κοσμικό φως μικροκυμάτων αλληλεπιδρά με το θερμό αέριο που διαπερνά αυτές τις τεράστιες κοσμικές δομές, γεγονός που οδηγεί στην τροποποίηση της κατανομής ενέργειας με χαρακτηριστικό τρόπο.

Έτσι, οι επιστήμονες εξέτασαν τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από τις έρευνες Planck και αναζήτησαν συστάδες που ικανοποιούν μια κάπως λεπτή συνθήκη - αρκετά κοντά για να ανιχνευθούν τα παρεμβαλλόμενα νημάτια, αλλά και αρκετά ξεχωριστά ώστε ο Planck να μπορεί να τα επιλύσει ως μεμονωμένες πηγές. Επιλεκτικοί, επιλεκτικοί, αλλά τελικά πέτυχαν το τζακ ποτ.

Συνδυάζοντας δεδομένα Planck με αρχειακές παρατηρήσεις ακτίνων Χ από τον γερμανικό δορυφόρο Rosat, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι η θερμοκρασία της γέφυρας gad μεταξύ των δύο σμήνων γαλαξιών ήταν περίπου 80 εκατομμύρια βαθμούς Kelvin.

Η πρώιμη ανάλυση υποδηλώνει ότι θα μπορούσε να είναι ένα μείγμα από τα άπιαστα νήματα του κοσμικού ιστού αναμεμειγμένα με αέριο που προέρχεται από τα σμήνη, αλλά χρειάζονται περισσότερα δεδομένα για να βγει ένα ολοκληρωμένο συμπέρασμα. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες ενδιαφέρονται να μελετήσουν ένα άλλο πολλά υποσχόμενο ζεύγος σμήνων γαλαξιών – το σύνθετο σύστημα Abell 3391-Abell 3395, το οποίο είναι εξαιρετικά υποδομημένο και μπορεί στην πραγματικότητα να αποτελείται από τρία ή τέσσερα σμήνη.

Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Astronomy &Astrophysics .

πηγή:ESA