_ O cuantificare îmbunătățită a mediul intergalactic și filamentele cosmice

O mare parte din masa universului nu se află în stele sau galaxii, ci în spațiul dintre ele, cunoscut sub numele de intergalactic mediu. Este cald și chiar fierbinte și este numit „mediul intergalactic cald-fierbinte” sau CAPRICȚIE. Deține aproximativ 50% din masa normală (adică barionică, fără a include materia întunecată) a universului, dar cu o densitate de ioni de hidrogen mai mică de 100 pe metru cub.

La temperaturi cuprinse între 100.000 și 10 milioane. Kelvin, este o rețea de „filamente cosmice” care sunt regiuni de gaz fierbinte, difuz, care se întind între galaxii. Aceste filamente cosmice, numite și „filamente galactice”, sunt cele mai mari structuri cunoscute din univers, de obicei lungi de 150 până la 250 de megaparsecs (500 până la 800 de milioane de ani lumină), acestea din urmă de 8.000 de ori lățimea galaxiei Calea Lactee.

Împreună formează rețeaua cosmică și formează granițele dintre golurile cosmice, regiunile enorme ale spațiu gol care nu conține aproape nicio galaxie.

„Proprietățile mediului intergalactic cald-fierbinte din filamentele cosmice sunt printre cele mai puțin cuantificate unități din astrofizica modernă”, scrie o echipă de oameni de știință din Europa, mai ales Germania.

Folosind un instrument de pe un satelit care a început să cerceteze universul la sfârșitul anului 2019, au examinat emisiile de raze X de la aproape 8.000 filamente cosmice și a folosit un model pentru a determina contrastul de temperatură și densitate barionică a WHIM detectat. Lucrările lor au fost publicate în jurnalul Astronomy & Astrophysics.

Filamentele cosmice acoperă aproape întreg universul. Între ele sunt goluri cu densități atomice de aproximativ unu pe metru cub. (Acesta este un vid extrem de intens – prin comparație, densitatea în spațiul interstelar din interiorul propriei noastre galaxii este de la un milion până la un trilion de atomi pe metru cub, iar cele mai bune viduri care pot fi create pe Pământ sunt de ordinul a 1016 atomi pe cub. metru.)

Vidul cel mai apropiat de noi este „Vidul local”. Filamentele cosmice conectează galaxiile într-o rețea vastă; sunt în mare parte pline de gaz, praf, stele și multă materie întunecată. Sunt foarte fierbinți, în stare de plasmă, dar nu la fel de fierbinți sau la fel de denși ca soarele, formați din atomi de hidrogen ionizat (un proton), și sunt detectați prin absorbția luminii emanate de quasari.

„Stacked” scanări - aceleași imagini realizate de mai multe ori, o modalitate obișnuită de a face față intensităților slabe de scanare unică - au fost colectate între 12 și 19 decembrie 2021 în Spectru de raze X de aproximativ 1 kilo-electronvolt (lungimi de undă de aproximativ 1 nm), utilizând patru stive. Apoi au folosit un catalog de filamente optice, compilat în 2011 din Sloan Digital Sky Survey, care conține peste 63.000 de filamente.

Presumând parametrii cosmologici standard pentru modelul canonic ΛCDM — constanta Hubble, densitatea materiei. , densitatea barionului și densitatea energiei materiei întunecate, au calculat lungimea fizică a filamente.

A urmat o analiză lungă a datelor. În primul rând, au obținut profilul de luminozitate a suprafeței tuturor filamentelor la distanțe discrete de-a lungul fiecăruia, luând în considerare cu atenție o serie de efecte, cum ar fi efectele de proiecție, filamentele suprapuse și scăzând fundalul local din apropierea fiecărui filament.

În continuare, au estimat fracțiunea fiecărui semnal datorată surselor galactice nemascate, cum ar fi sursele punctiforme detectate cu raze X, grupurile și grupurile de galaxii și alți factori de complicare. În cele din urmă, modele astrofizice detaliate (unele din biblioteci consacrate), corecții pentru părtinirea instrumentelor și raționamentul statistic au dat cele mai bune profiluri de temperatură și densitate ale gazului în mediul intergalactic fierbinte slab (WHIM).

Cel mai bun al lor. -temperatura de potrivire a fost de 106,84 Kelvin, adică aproximativ 7 milioane K. Pentru contrastul densității barionilor — diferența dintre densitatea barionilor și densitatea medie de barioni — au găsit 101,88, adică 76. Densitatea materiei obișnuite, care este în mare parte barioni, în WHIM a fost de 76 de ori mai mare decât densitatea barionică de fundal a spațiului.

Contrastul lor mediu de densitate este de acord cu simulări numerice, dar temperatura relativ simplă calculată de ei a fost aproape de limita superioară a WHIM care emite raze X. Acest lucru nu a fost neașteptat, scriu ei, deoarece era de așteptat ca temperatura simplă să fie „părtinită către limita superioară a distribuției temperaturii atunci când se potrivește un spectru cu o natură cu mai multe temperaturi.”

Înțelegerea razelor X. emiterea de filamente cosmice și WHIM prin studii precum acesta se așteaptă să se îmbunătățească semnificativ în următorul deceniu, pe măsură ce găsitorii de filamente îmbunătățiți sunt finalizați și se dezvoltă o mai bună înțelegere a proprietăților cu raze X ale galaxiei. grupuri, nuclee active de galaxie și rafale radio rapide permit o scădere mai bună din semnalul WHIM total.

Misiunile cu raze X, cum ar fi Hot Universe Baryon Surveyor și Line Emission Mapper „vor putea explora un spațiu mai larg de parametri. a proprietăților WHIM”, aruncând mai multă lumină metaforică asupra misteriosului mediu intergalactic.

© 2024 Science X Network

(Fluierul)