Эпическое космическое столкновение могло выявить доказательства отсутствия материи во Вселенной
Столкновение между некоторыми из самых больших структур в космосе только что дало нам ключ к разгадке одной из самых больших загадок во Вселенной: местонахождение целой груды пропавшего вещества.
В скоплении галактик В Abell 98, в котором два субскопления находятся в процессе слияния, ученые обнаружили газовую нить, соответствующую так называемой тепло-горячей межгалактической среде (WHIM).
Этот плазменный туман, как полагают, плавание между галактиками оказывается одним из главных кандидатов на местонахождение недостатка в количестве видимых, самых разнообразных частиц, называемых «барионной материей», измеренных в локальной Вселенной.
Предыдущие данные свидетельствуют о том, что WHIM существует, но оказалось, что трудно найти достаточно материала, чтобы утверждать, как он способствует отсутствию барионов.
«Обнаружение этих нитей недостающей материи оказалось исключительно трудным, и известно лишь несколько примеров», s – говорит астрофизик Арнаб Саркар из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA). «Мы взволнованы тем, что, вероятно, обнаружили еще один».
Пропавшая материя — один из самых странных вопросов, которые у нас есть о Вселенной. Мы более или менее знаем распределение материи/энергии в космосе. Большую часть этого вещества мы не можем обнаружить и поэтому даже не знаем, что это такое: 68 процентов в виде темной энергии и 27 процентов в виде темной материи.
Остальные 5 процентов или около того — барионное вещество. Это то, что мы можем обнаружить и из чего состоит все, что мы видим: звезды, планеты, пыль, галактики, облака, черные дыры, люди.
Мы знаем, сколько барионной материи было вокруг в то время. Большого взрыва, потому что у нас осталось излучение той эпохи, космический микроволновый фон (CMB), который ученые смогли расшифровать.
Когда ученые начали подводить итоги барионной материи, которая находится непосредственно вокруг нам сегодня, однако, цифры не складываются. Многого не хватает, от половины до трети того, что было предсказано на основе CMB.
Одним из возможных мест для этого является WHIM; газовые нити с температурой от 10 000 до 10 миллионов кельвинов, в которых барионы нагреваются и сжимаются при ударе. Однако найти эти разреженные структуры в пространстве между гораздо более яркими галактиками оказалось непросто.
Войдите в Abell 98, скопление галактик на расстоянии около 1,4 миллиарда световых лет. Рентгеновские наблюдения Abell 98 выявили структуры горячего газа между двумя субскоплениями. Ранее в этом году Саркар и его коллеги опубликовали анализ, в котором было обнаружено, что это волокно содержит гигантскую ударную волну, когда субскопления собираются вместе.
Их анализ также исследовал свойства газового волокна и обнаружил два различных температурные режимы: один на 20 млн кельвинов, а второй на 10 млн кельвинов. Исследователи говорят, что более горячий газ, вероятно, является результатом перекрытия газовых ореолов вокруг двух субскоплений.
С другой стороны, более холодный газ согласуется с более горячим и плотным концом скопления. Группа обнаружила теоретический диапазон WHIM.
Во второй статье группа исследователей во главе с астрофизиком Габриэллой Альварес из CfA нашла дополнительные доказательства существования WHIM не в пространстве между двумя субкластерами, а на дальней стороне субскопления, вдали от фронта ударной волны. Это также согласовывалось с более плотным WHIM.
«Эти измерения, — пишут исследователи в статье, — предоставляют дразнящие доказательства присутствия более масштабной структуры, с диффузным WHIM, соединяющимся с окраины скопления вдоль космических нитей.»
Мы до сих пор не идентифицировали достаточно WHIM, чтобы объяснить все пропавшие барионы. Он также может прятаться в других местах; данные свидетельствуют о том, что некоторые из них могут скрываться в газовых нитях, протянувшихся между галактиками, или скрываться в виде облаков разреженного газа в межгалактическом пространстве.
Но наши инструменты для обнаружения WHIM становятся все более мощными благодаря рентгеновскому излучению нового поколения. телескопы уходят в небо. Когда они заглянут в пустоты между звездами, они должны раскрыть еще больше тайн глубокого космоса и того, что там скрывается.
Эти две статьи должны появиться соответственно в The Astrophysical Journal. Letters и Астрофизический журнал, а также доступны на arXiv. Их можно найти здесь и здесь.
