Астрономы обнаружили гигантскую структуру из «потерянной» материи Вселенной

Вселенная полна загадок, но одна из самых фундаментальных проблем современной космологии касается не экзотических явлений, а самой обычной материи. Речь идет о протонах, нейтронах и электронах — тех «кирпичиках», из которых состоят звезды, планеты и мы с вами. Это так называемая барионная материя. Проблема в том, что ее катастрофически не хватает.

Наблюдения за реликтовым излучением — эхом Большого Взрыва — позволяют ученым с высокой точностью рассчитать, сколько барионной материи должно было образоваться в ранней Вселенной. Однако, когда астрономы «пересчитывают» всю видимую материю в современных галактиках, звездах, газе и пыли, получается лишь около половины от ожидаемого количества. Возникает вопрос, который десятилетиями не давал покоя физикам: куда делась вторая половина всей нормальной материи во Вселенной?

Поскольку материя не может просто исчезнуть, ученые предположили, что она должна где-то скрываться. Ведущая теория гласит, что недостающее вещество не сконцентрировано в ярких объектах, а распределено в виде чрезвычайно разреженного и горячего газа в гигантских пустотах между галактиками. Этот газ образует нитевидные структуры, которые связывают галактики и их скопления в единую структуру, известную как космическая паутина.

Эта космическая паутина состоит в основном из невидимой темной материи, но вдоль ее филаментов (нитей) должно было скопиться и недостающее барионное вещество. Проблема в том, что этот газ настолько разрежен и имеет такую температуру, что его практически невозможно обнаружить с помощью обычных телескопов. Он не излучает в видимом свете, и его гравитационное влияние слишком слабо, чтобы его заметить. Поиск этой скрытой материи стал одной из главных задач астрофизики.

Ответ на столетнюю загадку

И вот, недавно группе астрономов под руководством Константиноса Мигкаса из Лейденской обсерватории удалось совершить прорыв. Они представили одно из самых убедительных доказательств существования этих нитей и скрытой в них материи. Исследователи нацелили рентгеновские телескопы на одну из крупнейших структур в наблюдаемой Вселенной — сверхскопление Шепли, расположенное в 650 миллионах световых лет от нас и содержащее более 8000 галактик.

Используя данные с двух рентгеновских обсерваторий — XMM-Newton Европейского космического агентства и японского телескопа Suzaku, — ученые смогли сделать то, что раньше не удавалось. Телескоп Suzaku был хорош для обнаружения слабого, рассеянного рентгеновского излучения на больших участках неба, в то время как XMM-Newton обладает высокой чувствительностью к ярким точечным источникам, таким как черные дыры. Комбинируя их возможности, команда смогла «вычесть» из общего сигнала излучение от ярких объектов и увидеть то, что осталось.

В результате перед ними предстала гигантская структура — филамент горячего газа, соединяющий четыре подгруппы галактик внутри сверхскопления Шепли. Эта нить материи имеет поистине колоссальные размеры: ее длина составляет 23 миллиона световых лет. Температура газа в ней превышает 10 миллионов градусов Цельсия, а общая масса вещества эквивалентна массе десяти таких галактик, как наш Млечный Путь.

Это открытие имеет огромное значение. Во-первых, оно напрямую подтверждает, что недостающая барионная материя действительно существует и скрывается в филаментах космической паутины, как и предсказывала стандартная космологическая модель. «Впервые наши результаты почти в точности совпали с тем, что мы видим в ведущей космологической модели», — говорит Константинос Мигкас. Это означает, что наши представления об эволюции Вселенной в целом верны.

Во-вторых, эта работа создает новый стандарт для обнаружения подобных трудноуловимых структур. Она демонстрирует, как совместная работа разных телескопов может раскрыть тайны, недоступные каждому из них по отдельности. Это открывает путь к картографированию всей космической паутины и полному учету всей барионной материи.

Таким образом, многолетняя загадка «потерянной» материи, похоже, близка к своему разрешению. Она не была потеряна, а лишь хорошо пряталась в бескрайних просторах межгалактического пространства, образуя невидимый каркас Вселенной. Теперь у астрономов появился инструмент, чтобы пролить свет на эти темные нити и составить полную картину структуры нашего мира.