Найдены следы недостающей трети материи Вселенной
Logo
Cover

Десятки лет астрономы искали то, что, казало бы, сложно не заметить — барионную материю, которая составляет треть от «обычной», не темной материи Вселенной. Данные космической рентгеновской обсерватории «Чандра» помогли обнаружить недостающие барионы.

Несколько независимых и авторитетных исследований уже рассчитали количество барионной материи — водорода, гелия и прочих веществ — которое возникло сразу после Большого взрыва. В период между первыми пятью минутами существования Вселенной и первым миллиардом лет большая ее часть превратилась в космическую пыль, газ и небесные объекты. Загвоздка в том, что если сложить всю массу этой материи в современной Вселенной, приблизительно трети будет не хватать.

Согласно одному из предположений, эту недостающую треть барионов следует искать в нитях теплого и горячего газа (менее и более 100 000 градусов Кельвина, соответственно), или в так называемой тепло-горячей межгалактической среде (WHIM). Для оптических телескопов они невидимы, но определенный теплый газ в нитях можно заметить в ультрафиолетовом спектре, пишет Phys.org.

«Если мы найдем эту отсутствующую массу, мы сможем решить одну из самых крупных головоломок в астрофизике, — говорит Оршойя Ковач, одна из участниц проекта. — Где Вселенная спрятала столько материи, из которой состоят звезды, и планеты, и мы?»

Применив новую технологию, ученые из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики смогли обнаружить новые и убедительные свидетельства горячего компонента WHIM.

Открытие было сделано во время исследования через телескоп «Чандра» нитей теплого газа, лежащего на пути квазара — яркого источника рентгеновского излучения, расположенного в 3,5 млрд световых лет от Земли. Астрономы предположили, что здесь есть и горячий газ, составляющий WHIM. Он мог поглотить часть рентгеновских лучей квазара.

Проблема в том, что сигнал поглощения WHIM довольно слаб по сравнению с общим объемом рентгеновского излучения квазара и его трудно отличить от случайных флуктуаций. Поэтому команда Ковач сконцентрировала внимание только на определенных частях спектра и старалась снизить ложно-положительные результаты. Для этого они сначала идентифицировали галактики, лежащие вблизи линии прямой видимости до квазара и расположенные на той же дистанции от Земли, что и обнаруженные области теплого газа. Этот метод дал свои плоды в виде 17 возможных нитей между квазаром и нами.

Из-за расширения Вселенной любое поглощение рентгеновского излучения материей в этих нитях будет отражено в смещении к красному спектру волн. Объемы смещения зависят от дистанции до нитей, так что ученым было известно, где искать поглощение WHIM.

«Наш метод похож в принципе на поиски какого-то вида животных на равнинах Африки, — объясняет соавтор работы Акос Богдан. — Мы знаем, что животным надо пить, так что имеет смысл искать в первую очередь у водоемов».

Сделав расчеты, ученые пришли к выводу, что ими была найдена вся отсутствующая материя — по крайней мере, в данном случае вся она пряталась в WHIM. В будущем астрономы собираются применить разработанный ими метод к другим квазарам. Это подтвердит, что давняя загадка раскрыта.

К похожим выводам пришла год назад другая группа астрофизиков. С помощью телескопа «Хаббл», направленного на квазар, они рассчитали плотность сигнатур высоко-ионизированного кислорода. По их мнению, это и есть отсутствующая барионная материя.