Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики – The Universe Times | 19.04.2019

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Где вселенная прячет свою недостающую массу?

Астрономы потратили не одно десятилетие на поиск то, что, на самом деле, пропустить было бы трудно. Речь идёт об одной трети “нормальной” материи, которой не достаёт в современной вселенной. Новые результаты исследования рентгеновской обсерватории “Чандра”, возможно, помогли учёным найти это неуловимое вместилище недостающей материи.

По данным независимых, хорошо организованных и правильно проведённых наблюдений, исследователи смогли уверенно вычислить количество нормального вещества (водорода, гелия и других элементов), которое существовало сразу после Большого Взрыва. В промежутке времени между первыми минутами и первым миллиардом лет, или около того, большая часть нормальной материи перешла в форму космической пыли, газа и таких объектов, как звёзды и планеты, которые телескопы могут наблюдать в современной Вселенной.

Проблема состоит в том, что, когда астрономы складывают массу всей нормальной материи в современной вселенной, около её трети не может быть найдено. Эта отсутствующая материя отличается от другой таинственной материи – тёмной.

Одна из идей заключается в том, что недостающая масса собирается в межгалактическом пространстве в гигантские нити или филаменты тёплого (температура менее 100000 Кельвинов) и горячего (температура более 100000 Кельвинов) газа. Эти нити известны астрономам под названием тепло-горячей межгалактической среды или WHIM (от Warm–hot intergalactic medium). Они невидимы для телескопов оптического диапазона, но часть тёплого газа в нитях была обнаружена в ультрафиолетовом свете.

филаменты

Моделирование крупномасштабной структуры вселенной. Источник: Springel et al. (2005); Spectrum: NASA/CXC/CfA/Kovács et al.

Используя новый метод, исследователи нашли новые и убедительные доказательства присутствия горячей составляющей WHIM. Этого удалось стигнуть благодаря уникальным данным от “Чандры” и других телескопов.

“Если мы найдем эту недостающую массу, мы сможем решить одну из самых больших загадок в астрофизике. Где же вселенная спрятала так много своей материи, которая составляет такие объекты, как звёзды, планеты и даже люди?”, – говорит Орсоля Ковач из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс.

Астрономы использовали “Чандру” для поиска и изучения нитей тёплого газа, лежащих по направлению к квазару – яркому источнику рентгеновского излучения, питаемого быстро растущей сверхмассивной чёрной дырой. Этот квазар находится примерно в 3.5 миллиарда световых лет от Земли. Если компонент горячего газа WHIM связан с этими нитями, то часть рентгеновского излучения квазара будет поглощена этим горячим газом. Поэтому учёные искали следы этого компонента, отпечатанные в рентгеновском свете квазара, обнаруженном “Чандрой”.

Одна из проблем этого метода заключается в том, что сигнал поглощения WHIM очень слабый по сравнению с общим количеством рентгеновских лучей, поступающих из квазара. При исследовании всего спектра рентгеновских лучей на разных длинах волн очень трудно отличить такие слабые характеристики поглощения, как фактические сигналы WHIM, от случайных флуктуаций.

Ковач и её команда преодолели эту проблему, сосредоточив свои поиски только на определённых частях спектра рентгеновского света, уменьшая вероятность ложных сигналов. Они сделали это, сначала идентифицировав галактики вблизи линии видимости квазара, которые расположены на том же расстоянии от Земли, что и области тёплого газа, обнаруженные по ультрафиолетовым данным. С помощью этой техники они определили 17 возможных нитей между квазаром и нами и получили расстояния до них.

Из-за расширения вселенной, которое увеличивает длину световой волны по мере растягивает его перемещения, любое поглощение рентгеновских лучей материей в этих филаментах будет смещено в область более красных длин волн. Количество сдвигов зависит от известных расстояний до нити, поэтому команда знала, где в спектре искать признаки поглощения именно от WHIM.

“Наш метод, в принципе, похож на то, как зоологи могли бы вести эффективный поиск животных на обширных равнинах Африки. Мы знаем, что животным нужно пить, поэтому имеет смысл сначала поискать их вокруг водоёмов”, – Акос Богдан, соавтор работы.

И хотя сужение области поиска существенно облегчило жизнь, исследователям также пришлось преодолеть проблему слабого сигнала рентгеновского поглощения. Для этого они усилили сигнал, объединив вместе спектры 17 филаментов, превратив 5.5-дневное наблюдение в эквивалент почти 100-дневному набору данных. С помощью этого метода удалось обнаружить кислород с характеристиками, предполагающими, что он находится в газе с температурой около миллиона градусов Кельвина.

Экстраполируя эти наблюдения за кислородом на полный набор элементов, и переводя их из наблюдаемой области в локальную вселенную, исследователи заявили, что они могут объяснить полное количество недостающего вещества. По крайней мере, в этом конкретном случае пропавшая материя всё-таки пряталась в межзвёздном пространстве WHIM.

“Мы были в восторге от того, что нам удалось найти хотя бы часть этой пропавшей без вести материи. В будущем мы можем применить этот же метод к данным по другим квазарам, чтобы подтвердить, что эта старая загадка, наконец, была решена”, – соавтор работы Рэндалл Смит.

Статья, описывающая эти результаты, была опубликована в Astrophysical Journal 13 февраля 2019 года и доступна в интернете.

По информации Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google