Wetenschappers hebben tientallen jaren gezocht naar ongeveer een derde van de 'normale' materie van het universum. Nieuwe gegevens van het Chandra X-ray Observatory kunnen eindelijk een welkomstantwoord geven.
Gedetailleerde beoordelingen, analyses en berekeningen lieten de onderzoekers begrijpen hoeveel normale materie (waterstof, helium en andere elementen) direct bij de oerknal bestond. In het interval van de eerste minuten tot een miljard jaar bevonden de meeste normale zaken zich in kosmisch stof, gas en objecten (sterren en planeten).
Dat is gewoon een probleem. Als we de massa van alle normale materie in de moderne ruimte optellen, valt het derde deel ergens (het verschilt van de niet minder mysterieuze donkere materie).
Eén theorie suggereert dat de ontbrekende massa is gegroepeerd in grote draden van warm (minder dan 100.000 K) en heet (meer dan 100.000 K) gas in de intergalactische ruimte. Deze filamenten worden het "warm-heet intergalactisch medium" (WHIM) genoemd. Ze worden niet getoond in optische surveys, maar een deel van het warme gas is zichtbaar in ultraviolet licht. Met behulp van nieuwe technologie hebben we overtuigend bewijs gevonden voor het bestaan van WHIM. Astronomen gebruikten het Chandra-observatorium om de draden van warm gas te vinden en bestuderen langs het pad naar de quasar (een heldere röntgenbron) die een snelgroeiend supermassief zwart gat voedt. Quasar verwijderd door 3,5 miljard lichtjaar van ons.
Als de hete gascomponent van de WHIM aan deze strengen gebonden is, zullen enkele röntgenstralen van de quasar door dit hete gas worden geabsorbeerd. Daarom hebben wetenschappers geprobeerd de handtekening te vinden van een heet gas dat is afgedrukt in een röntgenfoto van een quasar.
Lichtpad
Maar het probleem is dat het WHIM-absorptiesignaal zwak is in vergelijking met de totale röntgenstraling van een quasar. Daarom is het bij het zoeken naar het volledige röntgenspectrum bij verschillende golflengten moeilijk om de zwakke WHIM-kenmerken van willekeurige fluctuaties te onderscheiden.
Maar het team slaagde erin het probleem op te lossen door alleen op bepaalde delen van het röntgenspectrum te focussen, waardoor de kans op valse positieven afnam. Ten eerste identificeerden ze de sterrenstelsels nabij de gezichtslijn van de quasar, die zich op dezelfde afstand van de aarde bevindt als de gebieden met warm gas. Zo zijn we erin geslaagd 17 mogelijke draden te vinden tussen de quasar en onze planeet, waarbij ze hun afstanden bepaalden. De uitbreiding van het universum strekt het licht uit terwijl het zich voortbeweegt, zodat elke röntgenstralingabsorptie in deze filamenten zal worden verschoven naar een meer rode golflengte. Het verfijnen van de zoekopdracht bleek ongelooflijk nuttig, maar ik moest ook worstelen met de zwakte van de absorptie van röntgenstralen.
De methode maakte het mogelijk om zuurstof te detecteren met kenmerken die wezen op de aanwezigheid ervan in een gas met een temperatuur van een miljoen Kelvin. Extrapolatie van deze gegevens hielp bij het verklaren van de totale hoeveelheid ontbrekende materie. In de toekomst zijn ze van plan de techniek toe te passen op andere quasars om de theorie over WHIM te bevestigen.
