Астрономы отыскали недостающую половину атомов Вселенной в космической паутине

Москва, 20:57, 10 Окт 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

В течение многих лет астрономы не могли найти примерно половину атомов, которые, по их мнению, должна содержать Вселенная. Теперь им удалось отследить множество этого недостающего вещества, используя излучение ранней Вселенной.

Космологи знают, сколько водорода и гелия было создано в течение первых 20 минут после Большого Взрыва. Эти цифры подтверждаются исследованиями космического микроволнового фона (CMB), который предполагает, что наша Вселенная состоит из примерно 70% темной энергии, 23% темной материи и только 4,6% обычной, или барионной, материи. Однако, хотя звезды и галактики составляют лишь около 10% от предполагаемой обычной материи, но исследователи не могут объяснить отсутствие половины атомов, которые, по их мнению, должны существовать.

Исследователи думают, что поняли, где находятся барионы. Согласно стандартной космологической модели развития Вселенной, она заполнена огромными нитями темной материи, а галактики встроены в эту так называемую «космическую паутину». Ученые предполагают, что недостающие атомы лежат в диффузных облаках высокоионизованного газа, простирающегося между галактиками. Этот газ светится в рентгеновских лучах, но настолько тонок, что его очень трудно увидеть. Используя обсерватории, которые могут видеть ультрафиолетовое излучение, подобно космическому телескопу Hubble, астрономы обнаружили достаточно газа, чтобы он составлял от 50% до 70% недостающих барионов, все еще оставляя значительную их долю неучтенной.

В новой работе команда из Эдинбургского университета пыталась увидеть этот газ в нитевидных сетях, используя совершенно другой источник освещения: сам CMB. По мере расширения Вселенной фотоны в CMB растягивались до более длинных волн и сегодня охлаждены до нескольких градусов выше абсолютного нуля. Когда эти фотоны налетают на электроны в «космической паутине», они могут получить энергию, а их длины длин волн немного сократятся в явлении, известном как эффект Суньяева-Зельдовича (SZ). Поэтому, ища эффект SZ, исследователи могут проследить высокоионизированный газ в «космической паутине».

Эффект SZ необычайно слаб, сокращая длину волны фотона примерно на 1 часть из 10 миллионов. Чтобы получить достаточно сильный сигнал, исследователи взяли 1 миллион пар галактик, разделили на аналогичные расстояния и собрали их изображения вместе. Разумеется, они смогли разглядеть эффект SZ в объединенных изображениях, предоставив оценку количества горячей барионной материи, изменяющей холодные микроволновые фотоны.

Результаты показывают, что количество вещества в «космической паутине» примерно в шесть раз больше, чем универсальное среднее, что составляет около 30% недостающей массы. Независимое исследование ARXiv 15 сентября с использованием SZ-техники на 260000 пар галактик, достигло аналогичного вывода.

Не все так  просто, считают эксперты

Некоторые эксперты имеют оговорки в отношении полученных результатов.

«Есть некоторые предположения, которые заставили меня обеспокоиться», — говорит астроном Дж. Майкл Шэлл из Университета Колорадо в Боулдере. «Они предположили, что весь газ в нитях находится прямо вдоль линии зрения между двумя галактиками; и это, вероятно, не так. «Более сложное трехмерное устройство материала более вероятно», — отмечает он.

Очевидно, понадобится большой рентгеновский телескоп следующего поколения, чтобы окончательно идентифицировать всю недостающую барионную материю. Как только это произойдет, метод SZ-эффекта может обеспечить независимый способ подтверждения результатов.