Ved hjælp af en computersimulering undersøger astronomer universets 'kosmiske bane', dets bikagelignende struktur i de største skalaer.
En plade skåret fra en terning genereret af Illustrious computersimulering af universet. Det viser fordelingen af mørkt stof med en bredde og højde på 350 millioner lysår og en tykkelse på 300.000 lysår. Galakser findes i de små, hvide prikker med høj densitet. Billede via Markus Haider / Illustrious samarbejde.
I de senere årtier har astronomer dyrket et billede af universet domineret af uset stof, hvor - på de største skalaer - galakser og alt, hvad de indeholder, koncentreres til honningkødlignende filamenter, der strækker sig rundt kanten af enorme hulrum. Indtil en nylig undersøgelse antages hulrummene at være næsten tomme. Nu siger astronomer i Østrig, Tyskland og USA, at disse mørke områder i rummet kan indeholde så meget som 20% af vores almindelige stof i vores kosmos. De siger også, at galakser kun udgør 1/500 af verdensmængden. Holdet, ledet af Dr. Markus Haider fra Institut for astro- og partikelfysik ved University of Innsbruck i Østrig, offentliggjorde disse resultater i en ny artikel i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society den 24. februar 2016.
Ser vi på kosmisk mikrobølgestråling, har moderne satellitobservatorier som COBE, WMAP og Planck gradvist forbedret vores forståelse af universets sammensætning, og de seneste målinger antyder, at den består af 4,9% almindelig stof (dvs. det stof, der udgør stjerner, planeter, gas og støv og levende ting), mens 26,8% er det mystiske og usete mørkt stof, og 68,3% er det endnu mere mystiske mørk energi.
Som komplement til disse missioner har jordbaserede observatorier kortlagt galaksernes positioner og indirekte deres tilknyttede mørke stof over store mængder, hvilket viser, at de er placeret i filamenter, der udgør en enorm kosmisk web.
Haider og hans team undersøgte denne web mere detaljeret ved hjælp af data fra Illustris-projektet, en stor computersimulering af udviklingen og dannelsen af galakser. Ved hjælp af denne computersimulering målte de masse og volumen af filamenterne i rummet, der udgør den kosmiske bane, og galakserne inden i dem.
Den samme skive data, denne gang viser fordelingen af normalt eller baryonisk stof. Billede via Markus Haider / Illustrious samarbejde.
Det Illustrious-projekt simulerer en terning af plads i universet og måler omkring 350 millioner lysår på hver side. Det starter, da universet kun var 12 millioner år gammelt, en lille brøkdel af dets nuværende alder, og sporer, hvordan tyngdekraften og strømmen af stof ændrer kosmosstrukturen indtil i dag.
Simuleringen beskæftiger sig med både normal og mørk stof, med den vigtigste virkning - i computersimuleringen, som i det egentlige univers, er den tyngdekrafts trækkraft.
Da forskerne kiggede på dataene, fandt de, at omkring 50% af universets samlede masse er på de steder, hvor galakser bor, komprimeret til et volumen på 0,2% af det univers, vi ser, og yderligere 44% er i indhylling filamenter.
Kun 6% er placeret i hulrummene, der udgør 80% af det studerede rumvolumen.
Men Haiders team fandt også, at en overraskende brøkdel af normal stof - 20% - sandsynligvis er blevet transporteret ind i hulrummet. Synderen synes at være de supermassive sorte huller, der findes i centrum af galakser. Nogle af de sager, der falder mod hullerne, omdannes til energi. Denne energi leveres til den omgivende gas og fører til store strømninger af stof, der strækker sig i hundreder af tusinder af lysår fra de sorte huller og når langt ud over deres værtsgalakser.
Bortset fra at fylde hulrummet med mere stof end tænkt, kan resultatet muligvis hjælpe med at forklare det manglende masseproblem, hvor astronomer ikke ser mængden af normal stof, der er forudsagt af deres modeller.
Dr. Haider kommenterede:
Denne simulering, en af de mest sofistikerede, der nogensinde er kørt, antyder, at de sorte huller i midten af hver galakse hjælper med at gøre noget ind i de ensomme steder i universet. Hvad vi vil gøre nu, er at forfine vores model og bekræfte disse indledende fund.
Illustris kører nu nye simuleringer, og resultaterne af disse skulle være tilgængelige i løbet af få måneder, hvor forskerne er opsat på at se, om for eksempel deres forståelse af produktionen af sort hul er rigtig. Uanset hvilket resultat der er, vil det være svært at se sagen i hulrummene, da dette sandsynligvis vil være meget ihærdigt og for køligt til at udsende røntgenstrålerne, der ville gøre det detekterbart af satellitter.