Астрономы давно были озадачены одним вопросом: где находится около 40% обычной материи Вселенной, которую мы не можем учесть? Новое исследование подтверждает правильность симуляций этой недостающей материи и показывает, что она скрывалась на виду — между галактиками, распределённая по огромной невидимой сети.
Быстрые радиовсплески раскрывают скрытую материю
Прорыв произошёл благодаря изучению быстрых радиовсплесков (FRB) — мощных вспышек радиоволн, которые длятся всего миллисекунды. Эти загадочные сигналы взаимодействуют с материей в космосе, вызывая явление, известное как «дисперсия», которое распространяет частоту сигнала. Тщательно анализируя, как сигналы изменяются во время путешествия через космос, учёные смогли оценить количество материи, существующей между галактиками.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, включало 69 FRB из известных источников. Учёные измерили, как сигналы от этих всплесков замедлялись из-за взаимодействия с газом в межгалактической среде. Лиам Коннор, доцент Гарварда и ведущий автор исследования, объяснил: «FRB просвечивают сквозь туман межгалактической среды, и, точно измеряя, насколько свет замедляется, мы можем взвесить этот туман, даже когда он слишком слаб, чтобы его увидеть».
Это исследование наконец дало астрономам инструменты для количественной оценки ранее невидимой материи в пространстве между галактиками, подтвердив ранние прогнозы, сделанные теоретическими моделями.
Рентгеновские наблюдения подтверждают выводы
Открытие было подтверждено рентгеновскими наблюдениями межгалактического газа. Хотя этот газ слабый, он излучает рентгеновские лучи из-за высокой температуры, достигающей миллионов градусов. Обнаружение этого излучения невероятно сложно, поэтому для сбора необходимых данных использовались два космических телескопа: европейский XMM-Newton и японский Suzaku. Вместе они сосредоточились на сверхскоплении Шапли — одном из крупнейших образований во Вселенной, содержащем более 8 000 галактик.
Изучая рентгеновское излучение этого сверхскопления и окружающего его газа, астрономы смогли измерить газ в огромных волокнах, которые соединяют галактики в космической сети. Эти волокна простираются на огромные расстояния, включая одно, протянувшееся на 23 миллиона световых лет. Данные, собранные с помощью радио- и рентгеновских наблюдений, хорошо согласуются с предсказаниями современных космологических моделей.
Новый взгляд на космическую паутину
Открытие недостающей материи не только заполняет пробел в нашем понимании состава Вселенной. Оно также углубляет наши знания о том, как галактики и скопления расположены в космической сети. Эта обширная сеть галактик, газа и других структур формирует Вселенную, и понимание распределения материи внутри неё имеет важное значение для дальнейших исследований.
Константинос Мигкас, ведущий исследователь из Лейденской обсерватории, прокомментировал значимость результатов: «Впервые наши результаты точно соответствуют тому, что мы видим в нашей ведущей модели космоса — чего раньше не случалось». Эта проверка существующих моделей знаменует собой важную веху в области космологии.