«Модели были верны»: астрономы обнаружили «пропавшую» материю

Астрономы обнаружили гигантскую нить горячего газа, соединяющую четыре скопления галактик. Будучи в 10 раз массивнее нашей галактики, эта нить может содержать часть «пропавшей» материи Вселенной, решая загадку, которая длилась десятилетиями.

Для этого открытия астрономы использовали рентгеновские космические телескопы XMM-Newton Европейского космического агентства и Suzaku JAXA.

Более трети «нормальной» материи в локальной Вселенной — видимого вещества, из которого состоят звезды, планеты, галактики, жизнь — отсутствует. Его пока не видели, но он необходим для того, чтобы наши модели космоса работали правильно.

Указанные модели предполагают, что эта неуловимая материя может существовать в длинных нитях газа или нитях, соединяющих самые плотные карманы пространства. Хотя мы и замечали нити раньше, сложно определить их свойства; они, как правило, слабые, что затрудняет выделение их света из света любых галактик, черных дыр и других объектов, лежащих поблизости.

Новое исследование стало одним из первых, в котором удалось именно это сделать: была обнаружена и точно описана одна нить горячего газа, протянувшаяся между четырьмя скоплениями галактик в близлежащей Вселенной.

«Впервые наши результаты точно соответствуют тому, что мы видим в нашей ведущей модели космоса — чего раньше не случалось», — говорит ведущий исследователь Константинос Мигкас из Лейденской обсерватории в Нидерландах. «Похоже, что симуляции были верны с самого начала».

Нагреваясь до более чем 10 миллионов градусов, нить содержит примерно в 10 раз больше массы Млечного Пути и соединяет четыре скопления галактик: два на одном конце, два на другом. Все они являются частью Сверхскопления Шепли, совокупности из более чем 8000 галактик, которая образует одну из самых массивных структур в близлежащей Вселенной.

Волокно тянется по диагонали от нас через сверхскопление на 23 миллиона световых лет, что эквивалентно пересечению Млечного Пути из конца в конец примерно 230 раз.

Константинос и его коллеги описали нить, объединив рентгеновские наблюдения с помощью XMM-Newton и Suzaku, а также изучив оптические данные, полученные от нескольких других телескопов.

Два рентгеновских телескопа были идеальными партнерами. Suzaku картировал слабый рентгеновский свет нити в широкой области пространства, в то время как XMM-Newton очень точно определил загрязняющие источники рентгеновского излучения, а именно сверхмассивные черные дыры, лежащие внутри нити.

«Благодаря XMM-Newton мы смогли идентифицировать и удалить эти космические загрязнители, поэтому мы знали, что смотрим на газ в нити и ни на что другое», — добавляет соавтор Флориан Пако из Боннского университета, Германия. «Наш подход оказался действительно успешным и показывает, что нить именно такая, какой мы ожидали от наших лучших крупномасштабных симуляций Вселенной».

Помимо обнаружения огромной и ранее невиданной нити материи, проходящей через близлежащий космос, это открытие показывает, как некоторые из самых плотных и экстремальных структур во Вселенной — скопления галактик — связаны между собой на колоссальных расстояниях.

Это также проливает свет на саму природу «космической паутины» — огромной невидимой паутины нитей, лежащей в основе структуры всего, что мы видим вокруг себя.

«Это исследование является прекрасным примером сотрудничества между телескопами и создает новый стандарт того, как обнаружить свет, исходящий от слабых нитей космической паутины», — добавляет Норберт Шартель, научный сотрудник проекта ESA XMM-Newton. «Что еще более важно, это подкрепляет нашу стандартную модель космоса и подтверждает результаты десятилетий моделирования: похоже, что «пропавшая» материя действительно может скрываться в трудноразличимых нитях, сотканных по всей Вселенной».

Составление точной картины космической паутины — это область миссии Euclid ЕКА. Запущенный в 2023 году, Euclid исследует структуру и историю этой паутины. Миссия также глубоко изучает природу темной материи и энергии — ни то, ни другое никогда не наблюдалось, несмотря на то, что составляет колоссальные 95% Вселенной — и работает с другими детективами темной Вселенной, чтобы разгадать некоторые из самых больших и давних космических загадок.