Ученые из Эдинбургского университета и независимо от них коллектив из Канады, США и ЮАР предложили объяснение давно волновавшей физиков нехватки обычного вещества во Вселенной.
Согласно современным представлениям, наша Вселенная состоит примерно на 70 % из темной энергии, на 23 % темной материи и только на 4,6 % из обычной барионной материи (протонов, нейтронов и электронов). Но во всех звездах и галактиках содержится не более десятой доли барионной материи, которая должна, по расчетам, иметься во Вселенной. Теперь исследователи предполагают, что им известно, где искать недостающие барионы.
Согласно стандартной космологической модели, Вселенная заполнена гигантскими нитями из темной материи (их называют также галактическими филаментами). Филаменты организуют галактики в огромные комплексы: скопления и сверхскопления. Но галактики и их скопления связаны между собой также диффузными облаками высокоионизированного газа, известного тепло-горячая межгалактическая среда (WHIM). Температура этого газа достигает 105 – 107 кельвинов, его можно наблюдать в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазоне, но из-за крайне низкой плотности сделать это очень трудно. Предыдущие наблюдения помогли обнаружить часть WHIM, но этого было недостаточно, чтобы объяснить весь дефицит материи.
Как группа, которую возглавляла Анна де Граафф (Anna de Graaff), так и группа под руководством Хидеки Танимуры (Hideki Tanimura) для обнаружения использовали эффект изменения интенсивности реликтового излучения, предсказанный еще в 1969 году советскими физиками Рашидом Сюняевым и Яковом Зельдовичем (эффект Сюняева – Зельдовича, эффект SZ). Фотоны реликтового излучения, сталкиваясь с электронами межгалактического газа, получают часть их энергии, а длина волны фотонов сокращается.
Этот эффект невелик, сокращение длины волны реликтового излучения составляет всего одну десятимиллионную часть. Чтобы его обнаружить, ученые использовали карту реликтового излучения, созданную космическим телескопом «Планк», и данные обзора Sloan Digital Sky Survey (SDSS). В одном исследовании были проанализированы 260 тысяч пар галактик, в другом миллион пар. Каждый раз ученые искали следы нитей WHIM, соединяющих эти пары.
В итоге они действительно обнаружили, что вещество между галактиками примерно в шесть (по материалам, которые проанализировала группа Анны де Грааф) или в три (по данным Хидеки Танимуры) раза плотнее, чем в среднем во Вселенной, что указывает на наличие соединяющих эти галактики нитей WHIM. Предполагается, что они могут включать в себя до 30 % недостающей барионной материи.
Результаты исследования представлены в двух статьях, которые в данный момент рассматриваются редакциями журналов Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и Nature. Их препринты доступны на сайте ArXiv.org (1, 2).
