Mer än hälften av materien i vårt universum har hittills förblivit dold för oss. Dock, astrofysiker hade en aning om var det kunde vara:i så kallade filament, outgrundligt stora trådliknande strukturer av het gas som omger och förbinder galaxer och galaxhopar. Ett team under ledning av universitetet i Bonn har nu för första gången observerat en gasfilament med en längd på 50 miljoner ljusår. Dess struktur är slående lik förutsägelserna från datorsimuleringar. Observationen bekräftar därför också våra idéer om vårt universums ursprung och utveckling. Resultaten publiceras i tidskriften Astronomi &Astrofysik .

Vi är skyldiga vår existens till en liten aberration. För ungefär 13,8 miljarder år sedan, Big Bang inträffade. Det är början på rum och tid, men också av all materia som utgör vårt universum idag. Även om det från början var koncentrerat vid ett tillfälle, det expanderade i rasande hastighet – ett gigantiskt gasmoln där materia var nästan jämnt fördelad.

Nästan, men inte helt:I vissa delar var molnet lite tätare än i andra. Och bara av denna anledning finns det planeter, stjärnor och galaxer idag. Detta beror på att de tätare områdena utövade något högre gravitationskrafter, som drog gasen från sin omgivning mot dem. Allt mer materia koncentrerades därför till dessa regioner med tiden. Utrymmet mellan dem, dock, blev tommare och tommare. Under drygt 13 miljarder år, en sorts svampstruktur utvecklades:stora "hål" utan någonting, med områden däremellan där tusentals galaxer är samlade i ett litet utrymme, så kallade galaxhopar.

Fin väv av gastrådar

Om det verkligen blev så, galaxerna och klustren borde fortfarande vara förbundna med rester av denna gas, som de klatschtunna trådarna i ett spindelnät. "Enligt beräkningar, mer än hälften av all baryonisk materia i vårt universum finns i dessa filament - detta är den form av materia som stjärnor och planeter består av, som vi själva är, " förklarar prof. Dr. Thomas Reiprich från Argelander Institute for Astronomy vid universitetet i Bonn. Ändå har det hittills undgått vår blick:På grund av den enorma expansionen av filamenten, materialet i dem är extremt utspätt:det innehåller bara tio partiklar per kubikmeter, vilket är mycket mindre än det bästa vakuum vi kan skapa på jorden.

Dock, med ett nytt mätinstrument, rymdteleskopet eROSITA, Reiprich och hans kollegor kunde nu göra gasen fullt synlig för första gången. "eROSITA har mycket känsliga detektorer för den typ av röntgenstrålning som kommer från gasen i filamenten, " förklarar Reiprich. "Den har också ett stort synfält – som en vidvinkellins, den fångar en relativt stor del av himlen i en enda mätning, och med en mycket hög upplösning." Detta gör att detaljerade bilder av sådana enorma föremål som filament kan tas på en jämförelsevis kort tid.

Bekräftelse av standardmodellen

I deras studie, forskarna undersökte ett himlaobjekt som heter Abell 3391/95. Detta är ett system av tre galaxhopar, som ligger cirka 700 miljoner ljusår från oss. eROSITA-bilderna visar inte bara klustren och många enskilda galaxer, men även gasfilamenten som förbinder dessa strukturer. Hela glödtråden är 50 miljoner ljusår lång. Men det kan vara ännu mer enormt:Forskarna antar att bilderna bara visar ett utsnitt.

"Vi jämförde våra observationer med resultaten av en simulering som rekonstruerar universums utveckling, " förklarar Reiprich. "EROSITA-bilderna är slående lika datorgenererad grafik. Detta tyder på att den allmänt accepterade standardmodellen för universums utveckling är korrekt." data visar att det saknade materialet förmodligen faktiskt är gömt i filamenten.

Reiprich är också medlem i det transdisciplinära forskningsområdet (TRA) "Building blocks of matter and fundamental interactions" vid universitetet i Bonn. I sex olika TRA, forskare från de mest olika fakulteterna och disciplinerna samlas för att samarbeta med framtidsrelevanta forskningsämnen vid University of Excellence.