هابل و کشف نیمی از ماده باریونی گمشده جهان

بیشترین مقدار ماده  جهان که در مدت انفجار بزرگ و بعد از آن شکل گرفته است، باید در جای دیگری یافت شود.

هم اکنون در جستجویی گسترده از جهان ما، منجمان بر این گفتارند که سرانجام    توانسته اند حدود نیمی از ماده  معمول گم گشته راکه باریونها نام دارند در فضای بین کهکشان ها بیابند.

این قسمت مهم از جهان که به عنوان مسافر بین کهکشانی شناخته شده است، اساسا در فضا ( از خارج از کهکشان راه شیری ما گرفته تا دورترین نقاط رصد شده  عالم ما ) گسترانیده شده است.

هم اکنون سوالاتی چون : "باریون های مذکور کجا رفته اند؟" و "ویژگی های آن ها چیست؟" با اطمینان بیشتری از همیشه پاسخ داده میشوند.

مایک شال از دانشگاه کلرادو میگوید: "ما فکر میکنیم  که در حال مشاهده گوشه ای از ساختاری تار مانند هستیم که اسکلت اصلی جهان را تشکیل میدهد. واقعیت جزئی را که ما تایید می کنیم این است که فضای میان کهکشانی که به نظر میرسد خالی باشد، در واقع بخش عظیمی از ماده معمول باریونی جهان را تشکیل میدهد."

سری مشاهدات هابل که نزدیک به یک دهه پیش توسط تود تریپ و همکارانش انجام گرفته بود برای اولین بار پیدایش داغ ترین زیر ساختار از این ماده گم شده در جهان ما را نشان داد. مطالعه آنها به وسیله  مشاهدات طیف سنجی یک کوازار در طول مسیر فضایی منتهی به کوازار برای یافتن گاز جذب کننده میان کهکشانی انجام گرفت.

باریون ها همان پروتون ها، نوترون ها و دیگر ذرات زیر اتمی هستند که ماده  معمول مانند هیدروژن، هلیوم و دیگر عناصر سنگین تر را تشکیل میدهند. ماده  باریونی ستارگان، سیارات، اقمار و حتی گاز و غبار میان ستاره ای را شکل میدهد که باعث به وجود آمدن ستارگان میگردند.

تذکر منجمان بر این مبنی است که ما نباید ماده  باریونی گم شده را با ماده  تاریک جهان (حالت مرموز و عجیبی از ماده که تنها با نیروی گرانش آن ردیابی میشود ) اشتباه بگیریم.
دنفورد و شال از دپارتمان اختر فیزیک و علوم سیاره ای دانشگاه کلرادو در بولدر، به جست و جوی ماده گمشده  باریونی با استفاده از نور کوازارهای دور پرداختند تا بتوانند صحت ساختار تار مانندی را که فضای پنهان محسوس را در میان کهکشان ها گسترانده است تایید کنند؛ مانند درخشیدن یک چراغ قوه در میان مه!

منجمان بااستفاده  از STIS نصب شده بر روی تلسکوپ فضایی هابل و اکسپلورر FUSE سازمان فضایی آمریکا، گاز داغی را کشف کردند که اکثر آن را اکسیژن و هیدروژن تشکیل میدهد. این گاز داغ یک ساختار سه بعدی از فضای میان کهکشانی را ترسیم میکند. STIS    و  FUSE  اثر انگشتهایی طیفی از اکسیژن و هیدروژن ترکیب شده در نور کوازارها را نیز ردیابی کردند.

نور کوازار مذکور برای کشف بیش از 650 فیلامنت هیدروژن در ساختار کیهانی اندازه گیری شد. هشتاد و سه فیلامنت در حالی یافت شدند که در تماس با اکسیژن یونیزه شده بالایی قرار گرفته بودند که در آن پنج الکترون کاملا ناپدید شده بود.

نتایج حاکی از آن است که حضور اکسیژن یونیزه شده بالا و دیگر عناصر در بین کهکشان ها برای کشف مقادیر عظیمی از هیدروژن داغ، پنهان و یونیزه شده در جهان مورد توجه قرار میگیرد.

اکسیژن رادیو اکتیو شده احتمالا در زمانی شکل گرفته است که ستارگان در حال انفجار در  کهکشان ها، اکسیژن را به فضای میان کهکشانی جاری می ساختند. فضای میان کهکشانی همان جایی است که اکسیژن با هیدروژن متصور وجود به وسیله یک شوک موجی ترکیب شده بود که این شوک موجی، اکسیژن را تا دماهای بسیار بالا گرم کرد.

این تیم همچنین حدود 20 درصد از باریون هایی را یافتند که اشاره به فضاهای خالی میان فیلامنت های تار مانند دارند. درون این فضاهای خالی، کهکشان های کوتوله یا  قسمت های کوچکی از ماده  تبدیل شونده به ستارگان و کهکشان ها در طول صدها میلیون سال، می‌توانند امکان شکل گیری را پیدا کنند.
 

تایید صحت این ساختار کیهانی عظیم هدفی کلیدی برای طیف سنج نقاط اولیه کیهانی خواهد بود که ابزار علمی جدیدی است که فضانوردان قصد دارند آن را در مدت ماموریت سرویس دهی شماره  4 هابل در سال آینده بر روی آن نصب کنند.

شال میگوید: "این ابزار این اجازه را به ما خواهد داد تا نمونه هایی جزئی تر و قوی تر از   هسته  این ساختار تار مانند کیهانی به دست آوریم و پیش بینی میکنیم که مقدار بسیار بیشتری از این ماده باریونی را پیدا خواهد کرد. هدف ما این است تا وجود این ساختمان تارمانند کیهانی را با نقشه برداری از ساختار آن، اندازه گیری فلزات سنگینی که در آن یافت می‌شود و همچنین با استفاده از دمای آن تایید کنیم. مطالعه این ساختمان کیهانی به ما این شانس را میدهد تا بفهمیم که کهکشان ها چگونه در دوره های زمانی مختلف شکل گرفته اند."

هوپا