Das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA hat zwei riesige intergalaktische Wolken aus diffusem heißem Gas entdeckt. Diese Wolken sind der bisher beste Beweis dafür, dass ein riesiges kosmisches Netz aus heißem Gas die lang ersehnte fehlende Materie enthält - etwa die Hälfte der Atome und Ionen im Universum.
Verschiedene Messungen liefern eine gute Schätzung der Massendichte der Baryonen - der Neutronen und Protonen, aus denen die Kerne von Atomen und Ionen bestehen - vor 10 Milliarden Jahren im Universum. Irgendwann in den letzten 10 Milliarden Jahren ist jedoch ein großer Teil der Baryonen, die gemeinhin als „gewöhnliche Materie“ bezeichnet werden, um sie von dunkler Materie und dunkler Energie zu unterscheiden, verschwunden.
"Eine Bestandsaufnahme aller Baryonen in Sternen und Gas innerhalb und außerhalb von Galaxien macht etwas mehr als die Hälfte der Baryonen aus, die kurz nach dem Urknall existierten", erklärte Fabrizio Nicastro vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und Hauptautor eines Papiers in der Ausgabe von Nature vom 3. Februar 2005, in der die jüngsten Forschungsergebnisse beschrieben werden. "Jetzt haben wir das wahrscheinliche Versteck der fehlenden Baryonen gefunden."
Nicastro und Kollegen sind nicht nur auf die fehlenden Baryonen gestoßen - sie haben sie gesucht. Computersimulationen der Bildung von Galaxien und Galaxienhaufen zeigten, dass die fehlenden Baryonen in einem extrem diffusen netzartigen System von Gaswolken enthalten sein könnten, aus denen sich Galaxien und Galaxienhaufen bildeten.
Diese Wolken haben sich aufgrund ihres vorhergesagten Temperaturbereichs von einigen hunderttausend bis einer Million Grad Celsius und ihrer extrem geringen Dichte der Erkennung entzogen. Hinweise auf diese warm-heiße intergalaktische Materie (WHIM) wurden in unserer Galaxie oder in der lokalen Gruppe von Galaxien gefunden, aber das Fehlen endgültiger Beweise für WHIM außerhalb unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft machte Schätzungen der universellen Massendichte von Baryonen möglich unzuverlässig.
Die Entdeckung weit entfernterer Wolken erfolgte, als das Team die historische Röntgenaufhellung der quasarähnlichen Galaxie Mkn 421 nutzte, die im Oktober 2002 begann. Zwei Chandra-Beobachtungen von Mkn 421 im Oktober 2002 und Juli 2003 ergaben hervorragende Ergebnisse hochwertige Röntgenspektraldaten. Diese Daten zeigten, dass zwei getrennte heiße Gaswolken in Entfernungen von der Erde von 150 Millionen Lichtjahren und 370 Millionen Lichtjahren herausfiltern oder Röntgenstrahlen von Mkn 421 absorbieren.
Die Röntgendaten zeigen, dass Ionen aus Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Neon vorhanden sind und dass die Temperaturen der Wolken etwa 1 Million Grad Celsius betragen. Durch die Kombination dieser Daten mit Beobachtungen bei ultravioletten Wellenlängen konnte das Team die Dicke (ca. 2 Millionen Lichtjahre) und die Massendichte der Wolken abschätzen.
Unter der Annahme, dass die Größe und Verteilung der Wolken repräsentativ sind, könnten Nicastro und Kollegen die erste zuverlässige Schätzung der durchschnittlichen Massendichte von Baryonen in solchen Wolken im gesamten Universum vornehmen. Sie fanden heraus, dass es mit der Massendichte der fehlenden Baryonen übereinstimmt.
Mkn 421 wurde dreimal mit Chandras Low-Energy Transmission Grating (LETG) beobachtet, zweimal in Verbindung mit der hochauflösenden Kamera (Mai 2000 und Juli 2003) und einmal mit dem Advanced CCD Imaging Spectrometer (Oktober 2002). Die Entfernung zu Mkn 421 beträgt 400 Millionen Lichtjahre.
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für das NASA Office of Space Science in Washington. Northrop Grumman aus Redondo Beach, Kalifornien, ehemals TRW, Inc., war der Hauptentwicklungsauftragnehmer für das Observatorium. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Weitere Informationen und Bilder finden Sie unter: http://chandra.harvard.edu und http://chandra.nasa.gov
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
