Tämä etsintä saattaa vihdoin tuottaa tulosta merkittävän löydön myötä, joka liittyy ionisoidun vetykaasun haloihin galaksien ympärillä.
Kansainvälinen tiimi on käyttänyt innovatiivista menetelmää tämän näkymättömän kaasun havaitsemiseksi. Yli miljoonan galaksin kuvien päällekkäin asettaminen on mahdollistanut hienovaraisia vaihteluita kosmisessa mikroaaltotaustassa. Nämä vaihtelut paljastavat, että kaasuhalo on paljon laajempi kuin alun perin odotettiin galaksien ympärillä.
Taiteellinen esitys kuumasta vetykaasuhaloista, joka ympäröi Linnunrataa ja kahta satelliittigalaksia, Magellanin pilviä. Tämä halo sisältää riittävästi kaasua ratkaistakseen puuttuvan aineen mysteerin.
Luotto: NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A Gupta et al
Tutkijat ovat hyödyntäneet Sunyaev-Zel'dovich-kineettistä efektiä, joka on tekniikka, joka mahdollistaa elektronien sironnan mittaamisen ionisoidussa kaasussa. Tämä lähestymistapa on mahdollistanut kaasun jakautumisen kartoittamisen galaksien ympärillä ennennäkemättömällä tarkkuudella. Tulokset viittaavat siihen, että galaksien keskellä olevat supermassiiviset mustat aukot näyttelevät keskeistä roolia tämän kaasun leviämisessä.
Nykyiset galaksien muodostumissimulaatiot saattavat vaatia merkittäviä säätöjä. Uusien mallien on otettava huomioon mustien aukkojen intensiivisempi toiminta, joka työntää kaasua hyvin yli aiemmin arvioitujen rajojen. Tämä löytö avaa myös uusia näkymiä Universumin suurimittakaavan rakenteen tutkimiseen.
Tiimi on tehnyt yhteistyötä tutkijoiden kanssa ympäri maailmaa, käyttäen Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ja Atacaman kosmologista teleskooppia (ACT) kerättyjä tietoja. Nämä instrumentit ovat tarjonneet tarkkoja mittauksia kosmisesta mikroaaltotaustasta ja tutkituista galakseista. Tulokset ovat vertaisarvioinnissa julkaistavaksi Physical Review Letters -lehdessä.
Tämä löytö ratkaisee merkittävän ristiriidan tähtitieteellisten havaintojen ja kosmologisten mallien välillä. Se osoittaa, että puuttuva aine oli silmiemme edessä, mutta liian hajanaista havaittavaksi perinteisin menetelmin. Vaikutukset kosmologiaan ovat laajat, erityisesti aineen jakautumisen ymmärtämisessä Universumissa.
Seuraavat vaiheet sisältävät syvällisempiä analyysejä simulaatioiden avulla näiden tulosten tarkentamiseksi. Tutkijat toivovat myös voivansa käyttää tätä tekniikkaa primordiaalisen Universumin tutkimiseen. Tämä voisi tarjota arvokkaita vihjeitä fysiikan laeista Universumin varhaisimmissa hetkissä.
Mikä on Sunyaev-Zel'dovich-kineettinen efekti?
Sunyaev-Zel'dovich-kineettinen efekti on ilmiö, jossa kosmisen mikroaaltotaustan fotonit siroutuvat ionisoidun kaasun elektroneista. Tämä sironta aiheuttaa pieniä lämpötilan vaihteluita kosmisessa taustassa, paljastaen kaasun läsnäolon ja jakautumisen.
Tämä efekti mahdollistaa tähtitieteilijöiden havaitsevan liian kylmiä ja hajanaisia kaasurakenteita, joita ei voida havaita suoraan. Se on erityisen hyödyllinen kuuman galaksienvälisen aineen tutkimisessa, joka on tärkeä mutta vaikeasti havaittava osa Universumia.
Tämän efektin mittaaminen vaatii äärimmäisen herkkiä instrumentteja, kuten Atacaman kosmologista teleskooppia. Kerättyjä tietoja voidaan sitten analysoida kaasun jakautumisen kartoittamiseksi galaksien ympärillä ja niiden välillä.
Miksi supermassiiviset mustat aukot työntävät kaasua?
Galaksien keskellä olevat supermassiiviset mustat aukot voivat tulla erittäin aktiivisiksi, nielaisten suuria määriä ainetta. Tämä toiminta tuottaa hiukkasvirtoja ja voimakkaita tuulia, jotka työntävät ympäröivää kaasua kauas galaktisesta keskuksesta.
Tätä prosessia, jota kutsutaan galaktiseksi palautteeksi, pidetään keskeisenä tähtien muodostumisen säätelyssä. Työntämällä kaasua mustat aukot rajoittavat uuden tähden muodostamiseen käytettävissä olevan aineen määrää, vaikuttaen siten galaksien kehitykseen.
Uudet havainnot viittaavat siihen, että tämä palaute on voimakkaampaa ja laajempaa kuin aiemmin odotettiin. Mustat aukot voivat olla aktiivisia eri elämänvaiheissaan, eivätkä vain alkuvaiheen kasvuvaiheessa.