Астрономи знайшли половину втраченої речовини Всесвіту

Цього тижня були опубліковані відразу дві наукові роботи, в кожній з яких астрономи дуже схоже відповіли на стару фізичну загадку про брак речовини у Всесвіті.

Спочатку розберемося з проблемою. Речовини у Всесвіті рівно стільки, скільки є, і Всесвіту всього вистачає. Справа лише в тому, що речовини не вистачає астрофізикам: стандартна модель нашого Всесвіту, ΛCDM, передбачає три типи речовини, що становить взагалі все: звичайна, баріонна речовина, з якої складаємося ми з вами, темну матерію - ту, що має масу, але не випромінює і не поглинає електромагнітне випромінювання, і темну енергію. Щодо останньої ніхто не впевнений, але без неї не пояснити розширення Всесвіту, яке постійно прискорюється.

На баріонну матерію припадає 4,6% маси Всесвіту. Ще 26,8% - це прихована маса, або темна матерія. Решта - майже 70% - темна енергія. Біда в тому, що спостереження за видимою частиною Всесвіту показують тільки половину баріонів речовини, передбаченого ΛCDM. З неї зроблені планети і зірки, їх скупчення, галактики і взагалі все, що ми можемо спостерігати - але її занадто мало в порівнянні з розрахунковими даними.

Однак на цьому тижні дві групи вчених незалежно одна від одної довели одну з гіпотез, яка пояснює, де ховається половина баріонів речовини Всесвіту.

Великі скупчення звичайної матерії - галактики і галактичні кластери - пов'язані, як прийнято сьогодні вважати, довгими нитками темної матерії. Вчені припустили, що в цих нитках може бути і баріонна речовина - дуже гарячий іонний газ, що дає випромінювання високої енергії, але при цьому газ такої низької щільності, що зареєструвати його власне випромінювання земними телескопами неможливо.

Але довести наявність у філаментах темної енергії іонів звичайної речовини можна по-іншому - за допомогою реліктового випромінювання. Цим і зайнялися дві групи астрономів, одна з Університету Британської Колумбії (Канада) під керівництвом Хідекі Танімура (Hideki Tanimura), друга - з університету Единбурга під керівництвом Анни де Грааф (Anna de Graaff).

Реліктове випромінювання, що з'явилося в перший мільйон років існування Всесвіту, пронизує його весь. Проходячи через розпечений газ в філаментах темної енергії, реліктове випромінювання має втрачати енергію (це називається ефектом Сюняева - Зельдовича). Обидві групи вчених вибрали у величезній базі даних астрофізичних досліджень - Слоанівський цифровий огляд неба - пари галактик, рівновіддалених від Землі, і вирахували для їхніх околиць зміну інтенсивності реліктового випромінювання, ґрунтуючись на даних, зібраних космічною обсерваторією «Планк». Обидві групи довели, що в передбачених місцях між галактиками існують філаменти гарячого іонного газу, щільність баріонів речовини в яких втричі (за результатами Танімура) і навіть вшестеро (за результатами де Грааф) вища, ніж в середньому по космічному простору. Речовини з міжгалактичних ниток, захованої в темній матерії, досить, щоб пояснити «недостачу» половини всієї баріонної речовини Всесвіту.

Робота канадських дослідників опублікована в репозиторії препринтів ArXive.org, там же можна ознайомитися з роботою їх шотландських колег.

---

© за матеріалами