12.3K
После почти 20 лет поисков астрономы обнаружили горячий диффузный газ, пронизывающий космос, тем самым разрешив загадочную нехватку «нормального» вещества во Вселенной. Результаты исследования представлены в журнале Nature.
«Кажущееся отсутствие барионов представляет собой одну из самых больших тайн в современной астрофизике. Проблема в том, что мы знаем об их существовании в молодой Вселенной, но до сих пор не могли их уловить в современном космосе», – рассказывает Фабрицио Никастро, ведущий автор исследования из Национального института астрофизики (Италия).
В то время как таинственная темная материя и темная энергия заполняют около 25 и 70 процентов космоса соответственно, на обычную материю, составляющую все, что мы видим – от звезд и галактик до планет и людей – приходится всего около пяти процентов. Но даже эти пять процентов очень трудны для отслеживания.
Общее количество обычного вещества (барионов) можно оценить по наблюдениям космического микроволнового фона, который является самым древним светом в истории Вселенной, датированным лишь 380 000 годами после Большого Взрыва.
Наблюдения за очень далекими галактиками позволили астрономам отследить эволюцию нормальной материи в первые два миллиарда лет Вселенной, после которых более половины ее, кажется, исчезает без следа.
Подсчитав на этом этапе развития космоса популяцию звезд по всей Вселенной и межзвездный газ, пронизывающий галактики, ученые определили всего лишь около десяти процентов от всей массы обычного вещества. Добавив горячий, диффузный газ в ореолах, которые окружают галактики, и более горячий газ, заполняющий скопления, астрономам удалось добраться до отметки в двадцать процентов.
Это неудивительно: звезды, галактики и их скопления образуются в узлах космической паутины (нитевидного распределения как темной, так и обычной материи), которая распространяется по всей Вселенной. И хотя эти участки довольно плотные, они довольно редки, поэтому являются не лучшими местами для поиска большей части космической материи.
Астрономы подозревали, что «пропавшие» барионы должны скрываться между узлами в других компонентах этой космической паутины, где материя менее плотная и более сложная для наблюдения. Используя различные методы на протяжении многих лет, ученые смогли найти большое количество межгалактического материала – в основном его прохладные и теплые компоненты – доведя общее количество «найденной» нормальной материи до 60 процентов.
Многие другие астрономы по всему миру на протяжении почти двух десятилетий, с тех пор как рентгеновские обсерватории, такие как «XMM-Newton» и «Chandra», стали доступными для научного сообщества, занимаются поиском остальных 40 процентов барионов.
В новой работе Фабрицио Никастро и его коллеги описывают наблюдения квазара, расположенного на расстоянии более 4 миллиардов световых лет от Земли. Эта массивная галактика со сверхмассивной черной дырой в центре активно поглощает материю и ярко светится в диапазоне от рентгеновских лучей до радиоволн. В общей сложности астрономы в период с 2015 по 2017 года накопили около 18 суток наблюдений.
«После анализа данных нам удалось найти подпись кислорода в горячем межгалактическом газе между нами и далеким квазаром в двух разных местах вдоль линии видимости. Это указывает на то, что там находятся огромные резервуары материала, включая кислород, и именно в том количестве, которое мы ожидали. Теперь, наконец, мы можем закрыть вопрос о недостающих барионах», – сказал Фабрицио Никастро.
Полученный результат – это начало нового квеста. Наблюдения за различными источниками по всему небу должны ответить на новый вопрос: являются ли эти находки действительно универсальными, а также помочь в изучении физического состояния этой долгожданной материи.