Объединение Стандартной модели космологии с жесткими ограничениями, налагаемыми наблюдениями за реликтовым излучением, говорит нам, что структуры, включая звезды, черные дыры и газовые облака, составляют около 60% барионной материи во Вселенной. Примерно 40% барионной материи остается скрытой — мы знаем, что она существует, но не знаем, где и как. Ранее космологи утверждали, что это несоответствие может указывать на фундаментальную ошибку в Стандартной модели. Однако в последнее время появляется все больше доказательств того, что это вещество может скрываться в огромных, но неуловимых структурах межгалактического пространства.
«Масштабные структурные моделирования Вселенной говорят нам, что это вещество должно находиться в длинных волокнах газа, так называемых „галактических нитях“, которые соединяют скопления галактик, — объясняет Мигкас. — Эти недостающие барионы должны находиться в так называемой „тепло-горячей межгалактической среде“ (WHIM)».
Несмотря на то, что WHIM чрезвычайно разрежена, модели предсказывают, что газ в ней должен быть чрезвычайно разогрет — в первую очередь, ударными волнами, возникающими при коллапсе материи в крупномасштабную космическую паутину, а также другими явлениями. В результате эти космические нити должны испускать слабый, но обнаруживаемый рентгеновский сигнал.
Вдобавок ко всему, Стандартная модель накладывает жесткие теоретические ограничения на ряд физических свойств WHIM, включая плотность, температуру и состав. Если галактические нити действительно испускают рентгеновское излучение, эти свойства должны отражаться в их энергии, интенсивности и частотном спектре, и теоретически могут быть обнаружены астрономами. До сих пор этого не произошло потому, что они чрезвычайно слабы на фоне других, гораздо более мощных сигналов этого спектра, к примеру, сигнатур сверхмассивных черных дыр.
Для решения этой задачи исследователи объединили данные двух самых передовых в мире космических рентгеновских телескопа: Suzaku и XMM-Newton. Это позволило им устранить шумы от черных дыр вдоль всей нити и изолировать сигнал WHIM в сверхскоплении Шепли. Эта огромная структура примерно в 650 млн световых лет от Млечного Пути с крайне высокой концентрацией галактик. В результате они впервые с высокой точностью измерили плотность и температуру галактических нитей, сообщает Physics World.
Совместно используя возможности Suzaku и XMM-Newton, исследователи обнаружили рентгеновский сигнал, указывающий на наличие нити, что соответствует предсказаниям Стандартной модели. Как они и ожидали, этот межгалактический материал был чрезвычайно горячим и разреженным: температура приближалась к 10 миллионам Кельвинов, при этом в нем содержалось всего около 10 электронов на кубический метр.
Также ученые обнаружили, что в среднем нить примерно в 40 раз плотнее средней плотности Вселенной и примерно в 1000 раз менее плотная, чем ядра скопления четырех галактик, которые она соединяет. Масса этой нити примерно в десять раз больше, чем у Млечного Пути.
«Наша работа впервые подтверждает справедливость предсказаний Стандартной модели космологии относительно свойств значительной части недостающих барионов», — заключает Мигкас.
Недавно американские астрономы выяснили, где прячется значительная часть барионной материи. Для этого они использовали самый далекий быстрый радиовсплеск за всю историю наблюдений.
