Titlu: Unde s-a ascuns materia dispărută a universului? O relatare științifică de două decenii
De zeci de ani, astronomii au realizat că o proporție semnificativă a universului nu era evidentă în observațiile lor – nu vorbim despre materia întunecată sau energia întunecată, ci despre materia obișnuită, barionică, din care sunt constituite stelele, planetele și oamenii. Deși părea că o parte considerabilă din această materie ar trebui să fie deja vizibilă, realitatea s-a dovedit a fi mult mai complexă. Descoperirea acestei materii dispărute a necesitat peste două decenii, iar explicațiile pentru acest „joc cosmic de-a v-ați ascunselea” ilustrează provocările și realizările astronomiei contemporane.
Ce reprezintă „materia dispărută”?
Când cercetătorii menționează „materia dispărută”, ei nu se referă la materia întunecată, o entitate misterioasă care constituie aproximativ 27% din univers. În loc de aceasta, se referă la materia barionică – materia obișnuită, ce constă din protoni și neutroni, care ar fi trebuit să fie prezentă conform predicțiilor teoretice, dar care nu putea fi detectată.
Conform datelor cosmologice și modelelor elaborate la sfârșitul secolului XX, specialiștii știau că materia barionică ar trebui să reprezinte aproape 5% din densitatea generală a universului. Totuși, dacă am sumariza toată materia vizibilă – stele, planete, praf cosmic și gaze – am obține doar o zecime din această estimare. Practic, 90% din materia obișnuită părea să fie inaccesibilă.
Ipoteze, simulări și teorii promițătoare
În anii ’90, David Tytler a realizat progrese semnificative în descifrarea cantității de materie barionică, studiind deuteriu (un izotop de hidrogen) în lumina quasarelor îndepărtate, folosind telescopul Keck din Hawaii. Măsurătorile sale au susținut conceptul conform căruia majoritatea materiei barionice era încă neobservată.
În 1998, Jeremiah Ostriker și Renyue Cen au dezvoltat un model cosmologic care a urmărit evoluția universului din primele momente post-Big Bang. Acesta sugera că materia dispărută ar putea fi ascunsă în mediul intergalactic – o rețea difuză de gaze calde, dificil de detectat. Această formă de materie este denumită WHIM (Warm-Hot Intergalactic Medium) – adică un mediu intergalactic cald și rarefiat.
Romeel Dave, pe atunci doctorand în astrofizică, a realizat simulări independente care indicau același lucru – barionii lipsă s-ar afla în filamentele cosmice, încălzite la milioane de grade, sub formă de plasmă difuză în intervalul dintre galaxii.
De ce a fost atât de greu de identificat?
WHIM se extinde pe suprafețe imense, dar are densități extrem de reduse, de câțiva atomi pe metru cub. De asemenea, temperaturile foarte ridicate – cuprinse între 100.000 și 10 milioane de Kelvin – determină ionizarea completă a hidrogenului, adică acesta își pierde electronii. Fără electroni, atomii nu mai pot emite semnale spectrale clare în domeniile optice sau radio.
Singura alternativă era detectarea semnalelor foarte slabe generate de elemente mai grele, precum oxigenul, în raze X sau în spectrul ultraviolet. Aceste semnale sunt atât de slabe încât pot fi capturate exclusiv cu instrumente extrem de sensibile, după intervale îndelungate de observație.
Progrese tehnologice și momentul descoperirii
Sateliții WMAP (2003) și Planck (2013) au măsurat densitatea barionică a universului după 380.000 de ani de la Big Bang, confirmând predicțiile anterioare. Se dovedea astfel că o parte semnificativă din materia observabilă era într-adevăr absentă – însă se afla undeva, ascunsă, cel mai probabil între galaxii.
Un moment crucial a apărut odată cu observațiile realizate de echipa condusă de Fabrizio Nicastro, care
