Astronomen van het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) en Caltech hebben met behulp van zogeheten snelle radioflitsen aangetoond dat meer dan driekwart van de gewone materie in het heelal zich schuilhoudt in het ijle gas tussen de sterrenstelsels. Ze hebben de nieuwe gegevens gebruikt om de eerste nauwkeurige meting te doen van de verdeling van normale materie over het zogeheten kosmische web (Nature Astronomy, 16 juni).
Al tientallen jaren weten wetenschappers dat ten minste de helft van de gewone oftewel baryonische materie in het heelal – die voornamelijk uit protonen bestaat – ‘zoek’ is. Astronomen hadden al geprobeerd om deze ontbrekende massa in kaart te brengen met behulp van röntgen- en ultraviolet-waarnemingen van verre sterrenstelsels. Maar omdat de materie uit ijl heet gas bestaat, was zij voor de meeste telescopen grotendeels onzichtbaar. Dankzij de snelle radioflitsen – heldere radiopulsen uit verre sterrenstelsels – is daar nu verandering in gekomen.
Voor het nieuwe onderzoek hebben de astronomen een analyse gemaakt van zestig snelle radioflitsen, in afstand variërend van ongeveer 11,74 miljoen lichtjaar tot ~9,1 miljard lichtjaar (de verste FRB die ooit is gemeten). Zo hebben ze ontdekt dat de ontbrekende materie zich in de ruimte tussen de sterrenstelsels – het zogeheten intergalactische medium – bevindt.
Door te meten hoeveel elke snelle radioflits werd vertraagd terwijl deze zich door de ruimte voortplantte, konden CfA-astronoom Liam Connor en zijn team deze op zijn reis volgen. ’Snelle radioflitsen fungeren als kosmische zaklampen’, zegt Connor. ‘Ze schijnen door de mist van het intergalactische medium heen, en door precies te meten hoe het licht vertraagt, kunnen we die mist ‘wegen’, ondanks dat deze te zwak is om waarneembaar te zijn.’
De resultaten zijn duidelijk: ongeveer driekwart van de baryonische materie in het heelal bevindt zich in het intergalactisch medium. Ongeveer vijftien procent bevindt zich in de halo van sterrenstelsels en een klein deel verschuilt zich in sterren of in het koude gas in sterrenstelsels. Deze verdeling komt overeen met de voorspellingen van geavanceerde computersimulaties.
De ontdekking van de ontbrekende baryonen is niet slechts een boekhoudkundige exercitie. Hun verdeling vormt de sleutel tot de ontrafeling van grote kosmische vraagstukken, zoals hoe sterrenstelsels zich vormen, hoe materie samenklontert in het heelal en hoe licht zich over miljarden lichtjaren verplaatst.
‘Baryonen worden door de zwaartekracht sterrenstelsels in getrokken, maar superzware zwarte gaten en exploderende sterren kunnen ze weer naar buiten blazen - zoals een kosmische thermostaat die de boel afkoelt als de temperatuur te hoog oploopt’, aldus Connor. ‘Onze resultaten laten zien dat deze terugkoppeling efficiënt moet zijn en gas uit sterrenstelsels wegblaast, het intergalactische medium in’. (EE)
Astronomers Have Found the Home Address for Universe's 'Missing' Matter