Астрономы долгие годы не могли обнаружить около половины обычной (барионной) материи, составляющей примерно 15% всей массы Вселенной. Эта материя не входила ни в состав звезд, ни галактик, ни других видимых структур, и оставалась невидимой для большинства методов наблюдения.
Недавнее исследование международной группы ученых показало, что диффузный водородный газ, окружающий почти каждую галактику, распространяется значительно дальше, чем предполагалось ранее. Именно этот газ, как считают исследователи, может объяснить исчезающую часть обычной материи.
Ведущими авторами работы выступили Симоне Ферраро и Боряна Хаджийска из Калифорнийского университета в Беркли. Статья с результатами исследования размещена на сервере препринтов arXiv и находится на рецензировании в журнале Physical Review Letters.
Для поиска следов недостающей материи были использованы данные с двух крупных инструментов: спектроскопического прибора DESI в Национальной обсерватории Китт Пик в Аризоне и телескопа Atacama Cosmology Telescope в Чили. С помощью DESI ученые объединили изображения примерно 7 миллионов галактик, чтобы зафиксировать чрезвычайно слабое свечение ионизированного водорода на окраинах галактик — области, которые слишком тусклы для обычных наблюдений.
Ключевой метод заключался в измерении того, как облака газа влияют на космический микроволновой фон (CMB) — реликтовое излучение, оставшееся после Большого взрыва. Команда обнаружила, что ионизированный водород рассеивает это излучение, создавая на картах CMB едва различимые круги, соответствующие распределению газа вокруг галактик.
Дальнейший анализ показал, что облака ионизированного водорода образуют гигантские нити — так называемую «космическую паутину», соединяющую галактики между собой. Если подобные нити действительно пронизывают большую часть Вселенной, это объясняет, куда делась ранее неуловимая половина барионной материи.
Открытие влияет и на представления о поведении сверхмассивных черных дыр. Долгое время считалось, что эти объекты выбрасывают мощные струи газа только на ранних этапах своего существования. Однако новые данные свидетельствуют, что черные дыры могут активироваться гораздо чаще, чем предполагалось ранее. Боряна Хаджийска отмечает: «Наша работа наводит на мысль о том, что черные дыры имеют некий «рабочий цикл», периодически становясь активными».
В ближайшем будущем ученые планируют интегрировать полученные измерения в современные космологические модели. Уже сейчас результаты вызывают огромный интерес у исследователей, стремящихся глубже понять структуру и эволюцию Вселенной.
Работа DESI и Atacama Cosmology Telescope также позволила получить новые данные о самых ранних этапах формирования космических структур. Как ранее показали наблюдения, телескоп в Атакаме смог зафиксировать «детские фотографии» Вселенной, а открытие самых миниатюрных галактик сравнивалось с «работающим человеком размером с рисовое зернышко».
Планируются дальнейшие исследования, которые позволят уточнить роль диффузного водорода и черных дыр в космической эволюции и окончательно решить проблему недостающего вещества во Вселенной.
Изображение носит иллюстративный характер
Недавнее исследование международной группы ученых показало, что диффузный водородный газ, окружающий почти каждую галактику, распространяется значительно дальше, чем предполагалось ранее. Именно этот газ, как считают исследователи, может объяснить исчезающую часть обычной материи.
Ведущими авторами работы выступили Симоне Ферраро и Боряна Хаджийска из Калифорнийского университета в Беркли. Статья с результатами исследования размещена на сервере препринтов arXiv и находится на рецензировании в журнале Physical Review Letters.
Для поиска следов недостающей материи были использованы данные с двух крупных инструментов: спектроскопического прибора DESI в Национальной обсерватории Китт Пик в Аризоне и телескопа Atacama Cosmology Telescope в Чили. С помощью DESI ученые объединили изображения примерно 7 миллионов галактик, чтобы зафиксировать чрезвычайно слабое свечение ионизированного водорода на окраинах галактик — области, которые слишком тусклы для обычных наблюдений.
Ключевой метод заключался в измерении того, как облака газа влияют на космический микроволновой фон (CMB) — реликтовое излучение, оставшееся после Большого взрыва. Команда обнаружила, что ионизированный водород рассеивает это излучение, создавая на картах CMB едва различимые круги, соответствующие распределению газа вокруг галактик.
Дальнейший анализ показал, что облака ионизированного водорода образуют гигантские нити — так называемую «космическую паутину», соединяющую галактики между собой. Если подобные нити действительно пронизывают большую часть Вселенной, это объясняет, куда делась ранее неуловимая половина барионной материи.
Открытие влияет и на представления о поведении сверхмассивных черных дыр. Долгое время считалось, что эти объекты выбрасывают мощные струи газа только на ранних этапах своего существования. Однако новые данные свидетельствуют, что черные дыры могут активироваться гораздо чаще, чем предполагалось ранее. Боряна Хаджийска отмечает: «Наша работа наводит на мысль о том, что черные дыры имеют некий «рабочий цикл», периодически становясь активными».
В ближайшем будущем ученые планируют интегрировать полученные измерения в современные космологические модели. Уже сейчас результаты вызывают огромный интерес у исследователей, стремящихся глубже понять структуру и эволюцию Вселенной.
Работа DESI и Atacama Cosmology Telescope также позволила получить новые данные о самых ранних этапах формирования космических структур. Как ранее показали наблюдения, телескоп в Атакаме смог зафиксировать «детские фотографии» Вселенной, а открытие самых миниатюрных галактик сравнивалось с «работающим человеком размером с рисовое зернышко».
Планируются дальнейшие исследования, которые позволят уточнить роль диффузного водорода и черных дыр в космической эволюции и окончательно решить проблему недостающего вещества во Вселенной.
