Астрономы нашли огромную нить горячего газа, соединяющую четыре скопления галактик. Масса этой нити в 10 раз превышает массу нашей галактики, и она может содержать часть «потерянной» материи Вселенной, разгадывая тайну, которая занимала умы учёных на протяжении десятилетий.
Для открытия учёные использовали рентгеновские космические телескопы Европейского космического агентства XMM-Newton и JAXA Suzaku.
Работа опубликована в журнале «Astronomy and Astrophysics».
Более трети «нормальной» материи в локальной Вселенной — видимой материи, из которой состоят звёзды, планеты, галактики и жизнь, — не обнаружено. Она пока не видна, но необходима для правильной работы наших моделей космоса.
Согласно моделям, эта неуловимая материя может существовать в виде длинных нитей газа, или филаментов, соединяющих наиболее плотные участки пространства. Хотя мы и раньше замечали филаменты, определить их свойства было сложно: они обычно слабые, что затрудняет выделение их света из света любых галактик, чёрных дыр и других объектов, лежащих поблизости.
Новое исследование стало одним из первых, кому удалось это сделать — найти и точно охарактеризовать единственную нить горячего газа, протянувшуюся между четырьмя скоплениями галактик в близлежащей Вселенной.
«Впервые наши результаты точно соответствуют тому, что мы видим в нашей ведущей модели космоса — такого раньше не было, — говорит ведущий исследователь Константинос Мигкас из Лейденской обсерватории в Нидерландах. — Похоже, что симуляции были правы всё это время».
Температура нити составляет более 10 миллионов градусов, её масса примерно в 10 раз превышает массу Млечного Пути, и она соединяет четыре скопления галактик: два на одном конце, два на другом. Все они являются частью Supercluster Shapley — скопления более 8 тысяч галактик, которое образует одну из самых массивных структур в близлежащей Вселенной.
Нить протянулась по диагонали через сверхскопление на 23 миллиона световых лет, что эквивалентно пересечению Млечного Пути из конца в конец примерно 230 раз.
Константинос и его коллеги охарактеризовали нить, объединив рентгеновские наблюдения с помощью XMM-Newton и Suzaku, а также изучив оптические данные из нескольких других источников.
Два рентгеновских телескопа стали идеальными партнёрами. Suzaku составил карту слабого рентгеновского излучения нити в широком регионе космоса, в то время как XMM-Newton очень точно определил загрязняющие источники рентгеновского излучения — а именно, сверхмассивные чёрные дыры — лежащие внутри нити.
«Благодаря XMM-Newton мы смогли идентифицировать и удалить эти космические загрязнители, так что мы точно знали, что смотрим на газ в нити и больше ни на что, — добавляет соавтор Флориан Пако из Боннского университета в Германии. — Наш подход оказался действительно успешным и показал, что нить именно такая, как мы ожидали от наших лучших крупномасштабных симуляций Вселенной».
Помимо обнаружения огромной и ранее невидимой нити материи, пронизывающей близлежащий космос, открытие показывает, как некоторые из самых плотных и экстремальных структур во Вселенной — скопления галактик — связаны между собой на колоссальных расстояниях.
Оно также проливает свет на саму природу «космической паутины» — обширной невидимой паутины нитей, лежащей в основе структуры всего, что мы видим вокруг себя.
«Это исследование — отличный пример сотрудничества между телескопами и создаёт новый эталон того, как определять свет, исходящий от слабых нитей «космической паутины», — добавляет Норберт Шартель, научный сотрудник проекта ESA XMM-Newton. — Более фундаментально оно укрепляет нашу стандартную модель космоса и подтверждает десятилетия симуляций: похоже, что «потерянная» материя действительно может скрываться в трудноразличимых нитях, сотканных по всей Вселенной».
Составление точной картины «космической паутины» — задача миссии ESA Euclid. Запущенная в 2023 году, Euclid изучает структуру и историю этой паутины.
Миссия также глубоко изучает природу тёмной материи и энергии — ни та ни другая никогда не наблюдалась, несмотря на то, что на их долю приходится колоссальные 95% Вселенной, — и работает с другими исследователями тёмной Вселенной, чтобы решить некоторые из самых больших и давних космических загадок.
Предоставлено Европейским космическим агентством.