Astronomer vid University of Toronto har upptäckt några av de mest svårfångade sakerna i vårt universum genom att ta en djup titt på det kosmiska nätet, nätverket av filament och knutar som spårar galaxernas storskaliga utbredning.

Även om galaxer producerar det mesta av det synliga ljuset i universum innehåller de mindre än 10 procent av alla atomer i kosmos. De flesta av resten finns i det kosmiska nätet i form av en gas som är så diffus att det inte finns mer än ungefär en atom per kubikfot rymden – långt tommare än det bästa vakuum som någonsin uppnåtts på jorden.

"Eftersom gasen är så tunn är den extremt svår att se", säger kosmologen Adam Hincks, en biträdande professor korsutnämnd till David A. Dunlap-avdelningen för astronomi och astrofysik och St. Michael's College. "I åratal hänvisade astronomer till detta som "problemet med saknad baryon." De förväntade sig att se massor av atomer – som vi kallar baryoner – men hittade bara en bråkdel av dem när vi räknade ihop all glödande materia de kunde se."

På senare år har dock astronomer äntligen börjat upptäcka dessa svårfångade atomer.

I Toronto ledde Hincks – som också är den första innehavaren på St. Michael's of the Sutton Family Chair in Science, Christianity and Cultures – ett internationellt team av vetenskapsmän som upptäckte den diffusa, heta gasen i ett ungefär 40 miljoner ljusårlångt glödtråd mellan två galaxhopar.

Hincks och hans medarbetare använde arkivdata från Planck-satelliten och nyare data från Atacama Cosmology Telescope (ACT), i norra Chile, som tittar på Cosmic Microwave Background (CMB), det äldsta ljuset i universum.

Genom att observera hur CMB-ljuset spreds av glödtrådens gas, bestämde de att gasen i glödtråden har en massa av cirka 50 miljarder solar – cirka 50 gånger mer massa än vår egen Vintergatans galax.

Även om bevis för filamentgasen i detta system tidigare hade hittats med Planck-data, skärpte det större ACT-instrumentet bilden avsevärt, vilket gjorde skillnaden mellan galaxhoparna och glödtråden mycket tydligare.

Forskningen beskrivs i en artikel som publicerades tidigare i år i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Hincks medförfattare vid U of T inkluderar Martine Lokken, en Ph.D. student vid U of T:s avdelning för astronomi och astrofysik, och J. Richard Bond, professor vid Canadian Institute of Theoretical Astrophysics (CITA).

Medan den forskning som leds av Hincks inriktade sig på de saknade baryonerna i en viss uppsättning galaxer, har Lokken avslöjat hur denna gas är fördelad i en ensemble av speciella regioner av det kosmiska nätet.

Lokken, som leds av Bond och Renée Hložek, docent vid Dunlap Institute for Astronomy &Astrophysics, använde data från Dark Energy Survey för att identifiera nästan 1 000 galaxhopar som lever i områden av universum som sannolikt är genomträngda av filamentgas som är tätare och varmare än genomsnittet.

Lokken kombinerade sedan sin utökade gassignal i Planck- och ACT-data. She found evidence not only for gas in the clusters themselves but also in filamentary patterns extended away from the clusters. These are expected to contain a great deal of the diffuse gas that was described in the paper by Hincks.

"Our work demonstrates a new way to study gas in the cosmic web," says Lokken. "Accounting for all the so-called 'missing baryons' is one of the most important tasks that we as cosmologists need to tackle. Our directional studies of cosmic gas are a brand new way to probe this problem and other questions about the origins of our universe."

Lokken's work recently appeared in an article in The Astrophysical Journal . + Utforska vidare

Has the hidden matter of the universe been discovered?