ستاره‌شناسان به یافتن اتم‌های گریزان در سراسر جهان کمک می‌کنند!!

گاز اندازه گیری شده توسط ACT+Planck (قرمز نارنجی) که بر روی دو کهکشان توسط کاوشگر مادون قرمز میدان وسیع (WISE) مشاهده شده است. رشته‌ای از شبکه کیهانی آنها را به هم متصل می‌کند. اعتبار:  WISE data credit (CC-BY-4.0); unWISE/NASA/JPL-Caltech/D. Lang (Perimeter Institute); ACT+Planck map, ACT Collaboration.

ستاره‌شناسان دانشگاه تورنتو با نگاهی عمیق به شبکه کیهانی، شبکه‌ای از رشته‌ها و گره‌ هایی که توزیع در مقیاس بزرگ کهکشانها را ردیابی می‌کنند، برخی از گریزان‌ترین چیزها را در جهان ما مشاهده کرده‌اند.

اگرچه کهکشان‌ها بیشتر نور مرئی جهان را تولید می‌کنند، اما کمتر از 10 درصد از کل اتم‌های کیهان را در خود دارند. بسیاری از بقیه در شبکه کیهانی به شکل گازی هستند که بسیار پراکنده است، در هر فوت مکعب فضا بیش از یک اتم وجود ندارد – بسیار خالیتر از بهترین خلاء که تا به حال روی زمین به دست آمده است.

آدام هینکس کیهان شناس، استادیار بخش نجوم و اخترفیزیک دیوید آ. دانلپ و کالج سنت مایکل می گوید: «از آنجایی که گاز بسیار نازک است، دیدن آن بسیار سخت است. برای سالها، ستاره‌شناسان از این مسئله به عنوان «مشکل باریون گمشده» یاد می‌کردند. آنها انتظار داشتند اتم‌های زیادی را ببینند  که ما از آنها به عنوان باریون یاد می‌کنیم، اما تنها زمانی کسری از آن‌ها را پیدا کردند که تمام مواد درخشانی را جمع کردیم که می‌توانستند مشاهده کنند.»

با این حال، در سال‌های اخیر، اخترشناسان بالاخره شروع به کشف این اتم‌های گریزان کرده‌اند.

در تورنتو، هینکس – که همچنین اولین دارنده کرسی خانواده سنت مایکل ساتون در علم، مسیحیت و فرهنگ است – رهبری یک تیم بین‌المللی از دانشمندان را بر عهده داشت که گاز پراکنده و داغ دو خوشه کهکشان را در رشته‌ای به طول تقریباً 40 میلیون سال نوری بین آنها شناسایی کردند.

هینکس و همکارانش از داده‌های آرشیوی ماهواره پلانک و داده‌های جدیدتر تلسکوپ کیهان شناسی آتاکاما (ACT) در شمال شیلی استفاده کردند که به پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB)، قدیمی‌ترین نور در جهان نگاه می‌کند.

با مشاهده چگونگی پراکندگی نور CMB توسط گاز رشته، آنها دریافتند که جرم گاز موجود در رشته حدود 50 میلیارد خورشید – جرمی حدود 50 برابر بیشتر از کهکشان راه شیری ما است.

اگرچه شواهدی مبنی بر وجود گاز رشته‌ای در این سیستم قبلاً با داده‌های پلانک پیدا شده بود، ابزار بزرگتر ACT به طور قابل توجهی تصویر را واضح تر کرد و تمایز بین خوشه‌های کهکشانی و رشته را بسیار واضح تر کرد.

این تحقیق در مقاله‌ای که اوایل امسال در ماهنامه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شد، توضیح داده شده است. از نویسندگان همکار هینکس در U of T می‌توان به مارتین لوکن، دانشجوی دکترا دپارتمان نجوم و اخترفیزیک دانشگاه تی، و جی. ریچارد باند، استاد موسسه اخترفیزیک نظری کانادا (CITA) اشاره کرد.

در حالی که تحقیقات انجام شده توسط هینکس بر روی باریونهای گم شده در مجموعه خاصی از کهکشانها انجام شده است، لوکن نحوه توزیع این گاز را در مجموعه ای از مناطق ویژه شبکه کیهانی کشف کرده است.

لوکن که توسط باند و رنه هلوزک، دانشیار موسسه نجوم و اخترفیزیک دانلپ نظارت می‌شود، از داده‌های بررسی انرژی تاریک برای شناسایی نزدیک به 1000 خوشه کهکشانی استفاده کرد که در مناطقی از کیهان زندگی می‌کنند که احتمالاً توسط گاز رشته‌ای نفوذ می‌کند. که متراکمتر و گرمتر از میانگین است.

سپس لوکن سیگنال گاز گسترش یافته خود را در داده‌های Planck و ACT ترکیب کرد. او شواهدی را نه تنها برای گاز در خود خوشه‌ها، بلکه در الگوهای رشته‌ای دور از خوشه‌ها یافت. انتظار می‌رود که اینها حاوی مقدار زیادی از گاز منتشر شده باشند که در مقاله توسط هینکس توضیح داده شده است.

لوکن می‌گوید: «کار ما روش جدیدی را برای مطالعه گاز در شبکه کیهانی نشان می‌دهد. “بررسی تمام به اصطلاح “باریون‌های گم شده” یکی از مهم‌ترین وظایفی است که ما به عنوان کیهان‌شناس باید با آن مقابله کنیم. مطالعات جهتدار ما در مورد گاز کیهانی روشی کاملاً جدید برای بررسی این مشکل و سوالات دیگر در مورد منشاء کائنات ما می‌باشد.

منبع:

Astronomers are helping find elusive atoms across the universe

by Chris Sasaki, University of Toronto JULY 12, 2022

https://phys.org/news/2022-07-astronomers-elusive-atoms-universe.html