Vào những năm 1960, các nhà thiên văn học bắt đầu nhận thấy rằng Vũ trụ dường như bị thiếu một số khối lượng. Giữa những quan sát liên tục về vũ trụ và Lý thuyết tương đối rộng, họ xác định rằng một khối lượng lớn trong Vũ trụ phải là vô hình. Nhưng ngay cả sau khi đưa vào vật chất tối này, một nhà thiên văn học, các nhà thiên văn học vẫn chỉ có thể chiếm khoảng hai phần ba của tất cả các vật chất có thể nhìn thấy (còn gọi là baryonic).
Điều này đã dẫn đến những gì các nhà vật lý thiên văn gọi là vấn đề baryon mất tích. Nhưng cuối cùng, các nhà khoa học đã tìm thấy thứ rất có thể là vật chất bình thường bị thiếu cuối cùng trong Vũ trụ. Theo một nghiên cứu gần đây của một nhóm các nhà khoa học quốc tế, vật chất còn thiếu này bao gồm các sợi khí oxy bị ion hóa cao nằm trong không gian giữa các thiên hà.
Nghiên cứu có tiêu đề Quan sát của các baryon bị mất tích trong môi trường giữa các thiên hà nóng ấm, đã xuất hiện gần đây trên tạp chí khoa học Thiên nhiên. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Fabrizio Nicastro, một nhà nghiên cứu từ Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ở Rome, và bao gồm các thành viên của Viện nghiên cứu vũ trụ SRON Hà Lan, Trung tâm vật lý thiên văn Harvard Smith Smithianian (CfA) Nacional Autonoma de Mexico, Acaduto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Acaduto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) và nhiều trường đại học.
Để nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã tham khảo dữ liệu từ một loạt các công cụ để kiểm tra không gian gần một quasar gọi là 1ES 1553. Các quasar là những thiên hà cực lớn với Active Galactic Nuclei (AGN) phát ra năng lượng cực lớn. Năng lượng này là kết quả của khí và bụi được tích tụ vào các lỗ đen siêu lớn (SMBH) ở trung tâm các thiên hà của chúng, dẫn đến các lỗ đen phát ra bức xạ và tia của các hạt siêu nóng.
Trước đây, các nhà nghiên cứu tin rằng về vật chất bình thường trong Vũ trụ, khoảng 10% bị ràng buộc trong các thiên hà trong khi 60% tồn tại trong các đám mây khí khuếch tán lấp đầy khoảng trống giữa các thiên hà. Tuy nhiên, điều này vẫn còn 30% vật chất bình thường không được tính đến. Nghiên cứu này, là đỉnh điểm của một cuộc tìm kiếm kéo dài 20 năm, đã tìm cách xác định xem liệu các baryon cuối cùng cũng có thể được tìm thấy trong không gian liên thiên hà hay không.
Lý thuyết này được đề xuất bởi Charles Danforth, một cộng tác viên nghiên cứu tại CU Boulder và là đồng tác giả của nghiên cứu này, trong một bài báo năm 2012 xuất hiện trong Tạp chí Vật lý thiên văn - có tiêu đề Điều tra dân số Baryon trong môi trường đa thiên hà: 30% số Baryon có thể vẫn còn thiếu. Trong đó, Danforth cho rằng các baryon bị mất có khả năng được tìm thấy trong môi trường liên thiên hà nóng ấm (WHIM), một mô hình giống như web trong không gian tồn tại giữa các thiên hà.
Như Michael Shull - giáo sư khoa học vật lý thiên văn và hành tinh tại Đại học Colorado Boulder và là một trong những đồng tác giả của nghiên cứu - chỉ ra, địa hình hoang dã này có vẻ như là nơi hoàn hảo để tìm kiếm. Đây là nơi mà thiên nhiên trở nên rất gian tà. , Anh nói. Vượt qua môi trường liên thiên hà này chứa các sợi khí ở nhiệt độ từ vài nghìn độ đến vài triệu độ.
Để kiểm tra lý thuyết này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ Máy quang phổ nguồn gốc vũ trụ (COS) trên Kính viễn vọng không gian Hubble để kiểm tra WHIM gần quasar 1ES 1553. Sau đó, họ đã sử dụng Nhiệm vụ đa tia X của Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) (ESA) XMM-Newton) để xem xét kỹ hơn các dấu hiệu của baryon, xuất hiện dưới dạng các tia khí oxy bị ion hóa cao được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1 triệu ° C (1,8 triệu ° F).
Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã sử dụng COS trên Kính viễn vọng Không gian Hubble để có được ý tưởng về nơi họ có thể tìm thấy các baryon bị thiếu trong WHIM. Tiếp theo, họ tìm đến những baryon đó bằng vệ tinh XMM-Newton. Với mật độ họ ghi nhận được, nhóm nghiên cứu kết luận rằng khi ngoại suy ra toàn vũ trụ, khí oxy siêu ion hóa này có thể chiếm 30% cuối cùng của vật chất thông thường.
Như giáo sư Shull đã chỉ ra, những kết quả này không chỉ giải quyết được bí ẩn về các baryon bị mất tích mà còn có thể làm sáng tỏ cách thức Vũ trụ bắt đầu. Đây là một trong những trụ cột chính của thử nghiệm lý thuyết Big Bang: tìm ra điều tra dân số baryon của hydro và helium và mọi thứ khác trong bảng tuần hoàn, ông nói.
Nhìn về phía trước, Shull chỉ ra rằng các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ xác nhận phát hiện của họ bằng cách nghiên cứu các quasar sáng hơn. Shull và Danforth cũng sẽ khám phá cách khí oxy đến các khu vực trong không gian liên thiên hà này, mặc dù họ nghi ngờ rằng nó đã được thổi ở đó trong suốt hàng tỷ năm từ các thiên hà và các quasar. Tuy nhiên, trong thời gian đó, làm thế nào những vấn đề còn thiếu của người Viking đã trở thành một phần của WHIM vẫn là một câu hỏi mở. Như Danforth đã hỏi:
Làm thế nào để nó có được từ các ngôi sao và các thiên hà trên đường vào không gian liên thiên hà?. Có một số loại sinh thái đang diễn ra giữa hai khu vực và các chi tiết được hiểu kém.
Giả sử những kết quả này là chính xác, giờ đây các nhà khoa học có thể tiến lên phía trước với các mô hình vũ trụ học, nơi tất cả các vật chất bình thường cần thiết được tính toán, điều này sẽ đưa chúng ta đến một bước gần hơn để hiểu cách thức Vũ trụ hình thành và phát triển. Bây giờ nếu chúng ta có thể tìm thấy vật chất tối khó nắm bắt và năng lượng tối đó, chúng ta đã có một bức tranh hoàn chỉnh về Vũ trụ! À, một bí ẩn tại một thời điểm
