Большая часть обычной материи во Вселенной находится не в планетах, звездах и галактиках

В космосе существует бесчисленное множество галактик, которые содержат миллиарды звезд и планет. Может показаться, что эти массивные объекты должны содержать большую часть обычной материи Вселенной. Но теория Большого взрыва предсказывает, что около 5% всего содержимого Вселенной должны составлять атомы, состоящие из протонов, нейтронов и электронов. Большую часть этих атомов нельзя найти в звездах и галактиках и это несоответствие озадачило астрономов. Ученые считают, что подавляющее большинство обычной материи Вселенной находится в пространстве между галактиками. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет EarthSky.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Примерные оценки астрономов показывают, что в видимой Вселенной существует несколько сотен миллиардов галактик, каждая из которых состоит из нескольких сотен миллиардов звезд. По оценкам, это примерно 10 в 23 степени звезд. также считается, что во Вселенной насчитывается примерно 10 в 82 степени атомов.

Межгалактическая среда, то есть пространство между галактиками, представляет собой почти полный вакуум с плотностью один атом на кубический метр. Это меньше одной миллиардной миллиардной плотности воздуха на Земле. Даже при такой очень низкой плотности эта среда содержит много материи, учитывая огромный диаметр видимой Вселенной в 92 миллиарда световых лет.

Межгалактическая среда очень горячая, ее температура достигает миллионов градусов Цельсия. Это затрудняет наблюдение, за исключением рентгеновских телескопов, поскольку очень горячий газ выпускает рентгеновское излучение. Но рентгеновские телескопы имеют ограниченную чувствительность.

Астрономы использовали новый метод для поиска недостающей материи во Вселенной. Быстрые радиовсплески — это мощные взрывы, видимые в радиодиапазоне, которые могут выпускать за миллисекунду столько же энергии, сколько Солнце излучает за три дня. Их энергия иссякает по мере того, как радиоволны проходят через космос. Хотя астрономы не до конца понимают природу быстрых радиовсплесков, они могут использовать их для исследования межгалактического пространства.

По мере распространения быстрых радиовсплесков в пространстве взаимодействие с электронами в горячем межгалактическом газе преимущественно замедляет длинные волны. Астрономы используют величину этого распространения, чтобы рассчитать, через какое количество газа прошел радиовсплеск на пути к Земле.

Астрономы изучили 69 быстрых радиовсплесков и обнаружили, что 76% обычной материи Вселенной находится в межгалактическом пространстве, еще 15% — в галактических гало (область, окружающая галактики), а оставшиеся 9% — в звездах и холодном газе внутри галактик. Полный учет обычной материи во Вселенной служит убедительным подтверждением теории Большого взрыва.

Астрономы теперь имеют полную картину распределения обычной материи, но большая часть Вселенной состоит из компонентов, природа которых до конца не ясна. Речь идет о темной материи и темной энергии. Последняя вызывает ускоренное расширение Вселенной, а темная материя – это невидимый "клей", скрепляющий галактики и всю структуру космоса.

Как уже писал Фокус, физики искали новую силу природы внутри нейтронных звезд и обнаружили нечто интригующее. Это исследование показывает, что сама Вселенная может раздвинуть границы физики способами, недоступными лабораторным исследованиям.