Астрономы отыскали половину потерянного вещества Вселенной

На этой неделе были опубликованы сразу две научных работы, в каждой из которых астрономы очень похоже ответили на старую физическую загадку о нехватке вещества во Вселенной. Об этом сообщает Популярная механика.

Сначала разберемся с проблемой. Вещества во Вселенной ровно столько, сколько есть, и Вселенной всего хватает. Дело только в том, что его не хватает астрофизикам: стандартная модель нашей Вселенной, ΛCDM, предусматривает три типа вещества, составляющего вообще все: обычное, барионное вещество, из которого состоим мы с вами, темную материю — ту, что обладает массой, но не излучает и не поглощает электромагнитное излучение, и темную энергию. Насчет последней никто не уверен, но без нее не объяснить все ускоряющееся расширение Вселенной.

На барионную материю приходится 4,6% массы Вселенной. Еще 26,8% - это скрытая масса, или темная материя. Остальное — почти 70% - темная энергия.

Беда в том, что наблюдения за видимой частью Вселенной показывают только половину барионного вещества, предусмотренного ΛCDM. Из него сделаны планеты и звезды, их скопления, галактики и вообще все, что мы можем наблюдать — но его слишком мало по сравнению с расчетными данными.

Но на этой неделе две группы ученых независимо друг от друга доказали одну из гипотез, объясняющую, где прячется половина барионного вещества Вселенной.

Большие скопления обычной материи – галактики и галактические кластеры – связаны, как принято сегодня считать, длинными нитями темной материи. Ученые предположили, что в этих нитях может быть и барионное вещество – ионный газ, очень горячий и дающий излучение высокой энергии, но при этом газ такой низкой плотности, что зарегистрировать его собственное излучение земными телескопами невозможно.

Но доказать наличие в филаментах темной энергии ионов обычного вещества можно по‑другому – с помощью реликтового излучения. Этим и занялись две группы астрономов, одна из Университета Британской Колумбии (Канада) под руководством Хидеки Танимура, вторая – из университета Эдинбурга под руководством Анны де Грааф.

Реликтовое излучение, появившееся в первый миллион лет существования Вселенной, пронизывает ее всю. Проходя через раскаленный газ в филаментах темной энергии, реликтовое излучение должно терять энергию (это называется эффектом Сюняева – Зельдовича).

Обе группы ученых выбрали в огромной базе данных астрофизических исследований — Слоановском цифровом небесном обзоре — пары галактик, равноудаленных от Земли, и вычислили для их окрестностей изменение интенсивности реликтового излучения, основываясь на данных, собранных космической обсерваторией "Планк".

• ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Ученые составили карту распределения темной материи

Обе группы доказали, что в предсказанных местах между галактиками существуют филаменты горячего ионного газа, плотность барионного вещества в которых втрое (по результатам Танимуры) и даже вшестеро (по результатам де Грааф) выше, чем в среднем по космическому пространству. Вещества из межгалактических нитей, спрятанного в темной материи, достаточно, чтобы объяснить "недостачу" половины всего барионного вещества Вселенной.

Работа канадских исследователей опубликована в репозитории препринтов ArXive.org, там же можно ознакомиться с работой их шотландских коллег.