Nestala obična tvar svemira možda je napokon pronađena daleko izvan galaksija

Nestala obična tvar svemira — materija koja čini sve što možemo opaziti — možda je napokon pronađena. Radi se o polovici ukupne količine obične tvari koja je, prema svim teorijskim proračunima, nastala u Velikom prasku, ali je tijekom kozmičke evolucije jednostavno nestala iz opažanja. Nova studija, još uvijek u postupku recenzije, sugerira da se ta tvar nalazi u ogromnim, iznimno rijetkim oblacima plina koji se protežu daleko izvan granica galaksija.

I dok potraga za tamnom tvari i tamnom energijom i dalje izaziva najveći interes i financiranje, misterij nestale obične tvari bio je dodatno frustrirajući upravo zato što bi je, barem teoretski, trebalo biti lako pronaći. U pitanju su poznate čestice — protoni, neutroni i elektroni — koje čine atome, molekule, planete, zvijezde i nas same. Uglavnom se radi o vodiku, elementu koji čini dvije trećine atoma u vodi u našim tijelima. No kada gledamo svemir u njegovoj blizini, te tvari ima znatno manje nego što bi trebalo.

Znanstvenici su pretpostavljali da se ta masa ne nalazi na standardnim mjestima — unutar zvijezda, galaksija i maglica — već da je raspršena u obliku plina koji se teško detektira. Novo istraživanje sada nudi dokaze da su ti oblaci zaista tamo, ali toliko rijetki i udaljeni da su dosad prolazili ispod praga detekcije.

Što točno razlikuje nestalu običnu tvar od tamne tvari?

Za razliku od tamne tvari, čija svojstva još uvijek nisu jasno definirana i za koju se zna samo da ima gravitacijski učinak, nestala obična tvar svemira sastoji se od poznatih subatomskih čestica koje fizički možemo mjeriti i opisati. Ipak, kada se zbroji sve što se opaža u obliku zvijezda, plina i prašine, u bliskom svemiru kronično nedostaje otprilike 50% te tvari.

U obzir su uzimane i radikalne hipoteze — da je tvar uništena, transformirana, ili jednostavno prešla u oblik koji nije lako uočiti — no prevladavala je ideja da se jednostavno skriva tamo gdje teleskopi dosad nisu gledali dovoljno duboko.

U najnovijem pokušaju da se ta tvar pronađe, znanstvenici su koristili tehniku poznatu kao stacking: složili su fotografije oko sedam milijuna crvenih galaksija unutar osam milijardi svjetlosnih godina i analizirali kako ti skupovi utječu na kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje (CMB) — najstarije svjetlo u svemiru, koje dolazi iz doba kada je svemir bio star tek 380.000 godina.

Iako se ionizirani vodik ne može izravno uočiti, on raspršuje mikrovalno zračenje. Mjerenjem razlike u tom raspršenju blizu galaksija i u međugalaktičkom prostoru, tim je otkrio signale koji ukazuju na prisutnost plina — i to daleko izvan očekivanih granica.

Najvažnije otkriće jest da se plin nalazi do pet puta dalje od galaktičkih centara nego što su to prethodni modeli predviđali. Budući da volumen raste s trećom potencijom radijusa, ta udaljenost znači da se plin rasprostire u 125 puta većem volumenu, omogućujući mu da bude ekstremno rijedak, a da ipak zadrži dovoljnu ukupnu masu da zatvori dosadašnju prazninu.

Mogu li supermasivne crne rupe biti odgovorne?

Jedna od najzanimljivijih implikacija ove studije tiče se supermasivnih crnih rupa (SMBH) koje se nalaze u središtima galaksija. Istraživači smatraju da su upravo one odgovorne za izbacivanje obične tvari iz galaktičkih jezgri u međugalaktički prostor. Ako su te crne rupe bile aktivnije nego što se dosad smatralo, to bi moglo objasniti kako je plin dospio toliko daleko. Dodatno, detektirani plin nije ravnomjerno raspoređen, već tvori takozvane filamente — goleme strukture koje se protežu kroz prostor poput nevidljivih vlakana. Ta filamentarna struktura ukazuje na dinamičan i složen proces distribucije mase u svemiru koji još nije u potpunosti razumljen.

Zanimljivo je i to da raspored otkrivenog plina ne odgovara raspodjeli tamne tvari, što sugerira da postoje dijelovi svemira u kojima gravitacija ne djeluje onako kako to trenutni modeli predviđaju. Iako to ne opovrgava postojanje tamne tvari, pokazuje da je odnos između vidljive i nevidljive mase daleko složeniji.

Ako se podaci potvrde kroz daljnje analize i simulacije, ovo bi otkriće moglo značiti kraj jedne od najupornijih i najneugodnijih praznina u našem razumijevanju svemira. Nestala obična tvar svemira možda nikada nije bila izgubljena — samo se nalazila u dijelovima svemira u koje dosad nismo znali dovoljno pažljivo gledati.