Hubble findet fehlende Materie

In der heutigen Ausgabe des Astrophysical Journal, berichten Charles Danforth und Shull von Beobachtungen von 28 Pfaden zu solchen Quasaren. Ihre Analyse stellt die bisher detaillierteste Beobachtung des IGMs, in der Umgebung bis etwa vier Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, dar. 

Baryonen sind Protonen, Neutronen und andere subatomare Teilchen, aus denen die gewöhnliche Materie, wie etwa Wasserstoff, Helium und schwerere Elemente besteht. Baryonische Materie formt Sterne, Planeten, Monde, sowie interstellares Gas und Staub, aus dem neue Sterne geboren werden.

Astronomen weisen darauf hin, dass baryonische Materie nicht mit "Dunkler Materie" verwechselt werden darf. Diese rätselhafte und exotische Form der Materie kann nur durch ihre Anziehungskraft entdeckt werden.

Danforth und Shull, vom Department of Astrophysical and Planetary Sciences an der University of Colorado in Boulder, schauten nach der fehlenden baryonische Materie, indem sie das Licht von entfernten Quasaren (dem hellen Kern von Galaxien mit einem aktiven Schwarzen Loch) auf Spinnennetz-artige Strukturen hin untersuchten, welche den augenscheinlich unsichtbaren Raum zwischen den Galaxien durchzieht, so wie eine Lampe durch den Nebel scheint. 

Mit Hilfe des Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), an Bord von NASAs Hubble Weltraumteleskop, und NASAs Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), fanden die Astronomen heißes Gas, zumeist Sauerstoff und Wasserstoff, was eine dreidimensionale Untersuchung des intergalaktischen Raums ermöglichte. STIS und FUSE fanden die spektralen "Fingerabdrücke" von Sauerstoff und Wasserstoff, welches das Licht der Quasare überlagerte.

Es wurde gemessen, dass das helle Licht der Quasare, mehr als 650 Fäden Wasserstoff des kosmischen Netzes durchdrang. 83 Fäden wurden durch stark ionisierten Sauerstoff geschnürt, bei dem fünf Elektronen fehlen.

Man nimmt an, dass die Gegenwart von stark ionisiertem Sauerstoff (und anderen Elementen) zwischen den Galaxien, auf große Mengen unsichtbaren, heißen, ionisierten Wasserstoff im Universum zurückzuführen ist. Die enormen Mengen Wasserstoff entzogen sich ihrer Entdeckung, weil sie zu heiß sind, um im sichtbaren Licht gesehen, und noch zu kalt, um im Röntgenbereich, gesehen werden zu können.

Die Sauerstoff "Spur" wurde wahrscheinlich durch explodierende Sterne in Galaxien gelegt, als diese Sauerstoff in den intergalaktischen Raum schleuderten, wo dieser sich durch eine Schockwelle mit dem existierenden Wasserstoff vermischte, was den Sauerstoff auf sehr hohe Temperaturen erhitzte. 

Das Team fand auch heraus, dass etwa 20 Prozent der Baryonen sich in den leeren Räumen zwischen den Netzartigen Filamenten befinden. Innerhalb dieser Leerräume könnten sich dunkle Zwerggalaxien und Materiebüschel befinden,  aus denen sich in Milliarden Jahren Sterne und Galaxien entwickeln könnten.

Die Untersuchung dieses riesigen kosmischen Netzes, wird eines der Hauptziele für den Cosmic Origins Spectrograph (COS) sein. Der COS ist ein neues wissenschaftliches Instrument, dass Astronauten auf dem Hubble Teleskop, während der Wartungsmission 4, die später in diesem Jahr stattfinden soll, installieren werden.

"COS erlaubt es uns stabilere und detailliertere Proben des kosmischen Netzes zu untersuchen", sagt Shull . "Wir glauben, dass COS noch wesentlich mehr der fehlenden, baryonischen Materie finden wird."

"Unser Ziel ist es, die Existenz des kosmisches Netzes zu bestätigen, indem wir seine Struktur aufzeichnen, den Anteil schwerer Elemente darin bestimmen und seine Temperatur messen. Die Untersuchung des kosmischen Netzes gibt uns Informationen darüber, wie Galaxien sich mit der Zeit entwickeln."

Das COS Team hofft weitere 100 Quasare zu beobachten, und einen Überblick von mehr als 10.000 Wasserstoff Fäden im kosmischen Netz zu erstellen, von denen viele aus schweren Elementen früher Sterne gebildet wurden.