Недавний анализ астрономических данных позволил раскрыть тайну недостающей половины видимой материи Вселенной. Исследование показало, что эта материя скрывается в огромных невидимых облаках ионизированного водорода, которые располагаются в пространстве вокруг галактик. Международная команда астрономов и астрофизиков разработала новый метод, позволяющий выявить эти облака в темноте между звездами. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters и доступны на платформе arXiv.
![]()
Фото из открытых источников
Исследования показали, что недостающая материя представляет собой межгалактический туман из водорода, который простирается гораздо дальше от активных ядер галактик, чем предполагали ученые.
Астроном Боряна Хаджийская из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли отметила: «Мы полагаем, что, удаляясь от галактики, сможем обнаружить весь недостающий газ». Тем не менее, для более точного анализа потребуется моделирование, которое еще не было проведено.
Барионная материя составляет лишь около 5% от общего объема материи и энергии во Вселенной; остальная часть представлена тёмной материей (27%) и тёмной энергией (68%). Загадка отсутствующей барионной материи беспокоит ученых на протяжении многих лет, так как большая часть этого вещества, как полагают, представляет собой водород. По оценкам, более 50% водорода во Вселенной еще не учтено.
Хотя водород в космосе может ионизироваться под воздействием излучения, его слабое свечение затрудняет его обнаружение. Однако ученые нашли несколько способов поиска этих невидимых облаков. Один из методов включает наблюдение за изменениями в свете космического микроволнового фона, который пронизывает Вселенную. Как объясняет космолог Симона Ферраро из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, «космическое микроволновое фоновое излучение находится позади всего, что мы видим во Вселенной, и его можно использовать в качестве подсветки для выявления газа».
Когда свет проходит через рассеянные облака ионизированного водорода, он может изменять свою интенсивность, что позволяет астрономам обнаруживать эти облака с помощью так называемого кинематического эффекта Сюняева-Зельдовича. Однако, как и ожидалось, обнаружить космический микроволновой фон сложно.
Проблему решили путем наложения изображений. Исследователи сделали более миллиона снимков светящихся красных галактик в радиусе 8 миллиардов световых лет от Млечного Пути и наложили их друг на друга, чтобы выделить слабые объекты. Результаты показали, что водородные гало вокруг галактик намного больше, чем считалось ранее, что также предполагает наличие еще более крупных облаков, не выявленных в ходе исследования.
Ферраро отмечает: «Результаты измерений указывают на то, что весь газ был обнаружен».
Однако это открытие также поднимает новые вопросы. Водородные гало получают газ как из внешних источников, так и от активных фаз сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Когда черная дыра поглощает вещество, она выбрасывает мощные струи материала, которые могут распространяться на миллионы световых лет, замедляя формирование звезд.
Обнаружение более крупных гало, чем ожидалось, может указывать на то, что активность черных дыр происходит эпизодически, что согласуется с наблюдениями за черными дырами, которые иногда «оживают». Эта информация важна для понимания эволюции галактик.
Исследователи также обнаружили, что часть недостающих барионов может быть связана с нитями тёмной материи, формирующими космическую сеть, соединяющую галактики. Работа команды ученых открывает новые направления для дальнейших исследований.
«Понимание связи между газом и тёмной материей углубит наше понимание формирования и эволюции галактик», — добавили исследователи.
