De ontbrekende materie van het universum is gevonden en zweeft tussen de sterren.
Onderzoekers die de oude geschiedenis van het universum bestuderen, weten hoeveel gewone materie - materie waaruit baryons bestaan, een klasse van subatomaire deeltjes die protonen en neutronen omvat - het universum dat tijdens de oerknal is ontstaan. En onderzoekers die het moderne universum bestuderen, weten hoeveel gewone, baryonische materie mensen met telescopen kunnen zien.
Maar tot voor kort kwamen die cijfers niet overeen: een volledig derde van de oorspronkelijke baryonische materie van het universum ontbrak. Dankzij een slimme observatie met een ongelooflijk helder zwart gat, zegt een internationaal team van onderzoekers dat ze het hebben gevonden.
De ontbrekende baryons, schreven de onderzoekers in een studie die vandaag (21 juni) in het tijdschrift Nature is gepubliceerd, hebben zich verborgen als dunne, hete wolken zuurstofgas die tussen de sterren zweven. Het gas is sterk geïoniseerd, wat betekent dat de meeste elektronen ontbreken en dat het een sterke positieve lading heeft.
'We hebben de ontbrekende baryons gevonden', zei Michael Shull, een astronoom aan de Universiteit van Colorado, Boulder en een coauteur op papier, in een verklaring.
Het signaal van de zuurstof was te sterk en consistent om te komen van willekeurige fluctuaties in het licht van de quasar, schreven de onderzoekers. De astronomen sloten ook de mogelijkheid uit dat een zwak sterrenstelsel de zuurstofschaduw veroorzaakt.
Sinds ten minste 2011 vermoeden onderzoekers dat de ontbrekende baryons zich misschien in dit materiaal, het warm-hete intergalactische medium (WHIM), verstoppen, maar de WHIM is moeilijk direct waar te nemen. Om het gas daar te zien, moesten ze een slimme truc bedenken.
Ver van de aarde zijn er zwarte gaten die enorme hoeveelheden materie opzuigen. Die materie gloeit heel helder en telescopen op deze planeet kunnen hem zien. Onderzoekers noemen dit soort zwarte gaten quasars - en het zijn de helderste objecten in het universum. Dat betekent dat licht van quasars "een hoge signaal-ruisverhouding" heeft, schreven de onderzoekers in het artikel, wat in dit geval betekent dat het gemakkelijk te zien is of iets het verdoezelt.
Door een telescoop op een quasar te richten, worden astronomen niet alleen over het object zelf verteld, maar wordt ook iets onthuld over wat er tussen de quasar en de telescoop zweeft. In dit geval was dat iets een filament van de WHIM.
Door zorgvuldig te observeren hoe de WHIM het licht van de quasar verduisterde en veranderde terwijl het zijn weg vond naar de lenzen van twee telescopen, konden de onderzoekers uitzoeken waar de WHIM van gemaakt was. Het antwoord bleek zuurstof te zijn, verwarmd tot bijna 1,8 miljoen graden Fahrenheit (1 miljoen graden Celsius).
Deze ontbrekende baryons zijn niet hetzelfde als donkere materie, waarvan onderzoekers denken dat ze bestaat, dankzij de zwaartekrachtinvloed op andere sterren. Men denkt dat die materie bestaat in de vorm van meer exotische deeltjes dan eenvoudige baryons.
In een verklaring zeiden de onderzoekers dat ze uit de waargenomen WHIM konden extrapoleren hoeveel baryonische materie in de vorm van zuurstof elders in het universum drijft als de WHIM. Om hun waarnemingen te bevestigen en te verfijnen, zeiden ze, zijn ze van plan hun telescopen op andere quasars te richten en de WHIM te observeren die hen verduistert.
