Почти половина обычной материи Вселенной, десятилетиями считавшаяся пропавшей без вести, наконец найдена. Два независимых исследования, опубликованные в июне, дали ключ к её местонахождению и свойствам, подтвердив фундаментальные космологические модели.
Астрофизики под руководством Лиама Коннора (Гарвардский университет) применили необычный метод, используя быстрые радиовсплески (FRB) – сверхкороткие космические радиосигналы. Анализируя искажение этих сигналов при прохождении через межгалактическое вещество, команда изучила почти 70 FRB, включая рекордно далекий, чей свет шел к Земле около 9 миллиардов лет. «Низкочастотные волны замедляются сильнее высокочастотных при прохождении через материю, подобно свету в призме. Задержка, пусть крошечная, накапливается на миллиардах световых лет», – пояснил Коннор.
Их исследование, вышедшее в Nature Astronomy 16 июня, показало распределение обычной материи: 76% скрыто в межгалактическом пространстве, 15% – в гало вокруг галактик, и лишь 9% заключено внутри самих галактик, в звездах и холодном газе. Эти цифры идеально совпали с теоретическими предсказаниями.
Параллельно команда Константиноса Мигкаса (Лейденский университет, Нидерланды), опубликовавшая работу в Astronomy and Astrophysics, исследовала конкретный объект – гигантскую нить горячего газа. Используя рентгеновские данные и кропотливо отфильтровывая фоновые сигналы (от черных дыр, скоплений галактик), они измерили свойства этой нити, связывающей четыре галактических скопления.
Нити длиной 23 миллиона световых лет обладают экстремальной температурой свыше 10 миллионов градусов Цельсия. Плотность газа здесь – порядка 10 протонов на кубический метр. Именно в таких гигантских, разреженных структурах и скрывалась пропавшая материя. «Наше исследование показывает, как выглядит эта материя и как она ведет себя, и её свойства полностью соответствуют стандартной космологической модели», – заявил Мигкас.
Обычная (барионная) материя – основа всего видимого: планет, звезд, нас самих. Однако она составляет лишь около 15% всей материи Вселенной; остальные 85% – загадочная темная материя. Проблема «пропавшей» половины обычной материи заключалась в её крайне диффузном состоянии. «Теория предсказывала её нахождение в определенных местах, но из-за разреженности, как тонкий туман, обнаружить и измерить её было невероятно сложно», – объяснил астрофизик Джейсон Хесселс (Университет Макгилла, Монреаль).
«Эти два исследования очень дополняют друг друга», – отметил Хесселс. Одно дает статистическую картину распределения (FRB), другое – конкретные измерения свойств (рентгеновский филамент). Астроном Шами Чаттерджи (Корнеллский университет), не участвовавший в работах, предложил перспективное направление: «Мы могли бы искать FRB, проходящие как раз позади таких обнаруженных нитей, чтобы измерить их воздействие на сигнал».
Открытие пропавшей материи закрывает важнейший пробел в понимании состава Вселенной. Как подчеркнул Лиам Коннор: «Это ключ к фундаментальным вопросам, например, формирования галактик. Теперь начинается самое интересное».
Изображение носит иллюстративный характер
Астрофизики под руководством Лиама Коннора (Гарвардский университет) применили необычный метод, используя быстрые радиовсплески (FRB) – сверхкороткие космические радиосигналы. Анализируя искажение этих сигналов при прохождении через межгалактическое вещество, команда изучила почти 70 FRB, включая рекордно далекий, чей свет шел к Земле около 9 миллиардов лет. «Низкочастотные волны замедляются сильнее высокочастотных при прохождении через материю, подобно свету в призме. Задержка, пусть крошечная, накапливается на миллиардах световых лет», – пояснил Коннор.
Их исследование, вышедшее в Nature Astronomy 16 июня, показало распределение обычной материи: 76% скрыто в межгалактическом пространстве, 15% – в гало вокруг галактик, и лишь 9% заключено внутри самих галактик, в звездах и холодном газе. Эти цифры идеально совпали с теоретическими предсказаниями.
Параллельно команда Константиноса Мигкаса (Лейденский университет, Нидерланды), опубликовавшая работу в Astronomy and Astrophysics, исследовала конкретный объект – гигантскую нить горячего газа. Используя рентгеновские данные и кропотливо отфильтровывая фоновые сигналы (от черных дыр, скоплений галактик), они измерили свойства этой нити, связывающей четыре галактических скопления.
Нити длиной 23 миллиона световых лет обладают экстремальной температурой свыше 10 миллионов градусов Цельсия. Плотность газа здесь – порядка 10 протонов на кубический метр. Именно в таких гигантских, разреженных структурах и скрывалась пропавшая материя. «Наше исследование показывает, как выглядит эта материя и как она ведет себя, и её свойства полностью соответствуют стандартной космологической модели», – заявил Мигкас.
Обычная (барионная) материя – основа всего видимого: планет, звезд, нас самих. Однако она составляет лишь около 15% всей материи Вселенной; остальные 85% – загадочная темная материя. Проблема «пропавшей» половины обычной материи заключалась в её крайне диффузном состоянии. «Теория предсказывала её нахождение в определенных местах, но из-за разреженности, как тонкий туман, обнаружить и измерить её было невероятно сложно», – объяснил астрофизик Джейсон Хесселс (Университет Макгилла, Монреаль).
«Эти два исследования очень дополняют друг друга», – отметил Хесселс. Одно дает статистическую картину распределения (FRB), другое – конкретные измерения свойств (рентгеновский филамент). Астроном Шами Чаттерджи (Корнеллский университет), не участвовавший в работах, предложил перспективное направление: «Мы могли бы искать FRB, проходящие как раз позади таких обнаруженных нитей, чтобы измерить их воздействие на сигнал».
Открытие пропавшей материи закрывает важнейший пробел в понимании состава Вселенной. Как подчеркнул Лиам Коннор: «Это ключ к фундаментальным вопросам, например, формирования галактик. Теперь начинается самое интересное».
