Материя Вселенной никуда не исчезала: ученые выяснили, где она пряталась
Ученые объяснили, куда делась "пропавшая" материя, которую десятилетиями не могли найти во Вселенной. Оказалось, что большинство обычного газа разнесли далеко за пределы галактик мощные выбросы черных дыр.
Об этом пишет РБК-Украина со ссылкой на свежее исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters.
Дефицит барионной материи и новый метод измерения
Все, из чего состоят планеты, звезды и сами наблюдатели, относится к барионной материи - веществу, сформированному из протонов и нейтронов.
Согласно космологическим расчетам, барионы должны составлять около 17 процентов от общей массы-энергии ранней Вселенной. Однако масса всех обнаруженных астрономами объектов в совокупности давала лишь 10 процентов от этого значения.
Исследователи предполагали, что остальные 90 процентов приходится на холодный разреженный газ в межгалактическом пространстве.
Чтобы отследить его распределение, команда использовала быстрые радиовсплески (FRB) - высокоэнергетические короткие вспышки радиоизлучения внегалактического происхождения.
Проходя сквозь вещество, радиосигнал подвергается дисперсии и размывается во времени. Это позволяет точно вычислить плотность материи на его пути.
Сопоставив параметры размытия тысяч архивных сигналов с расположением более 6 млн. галактик, ученые смогли зафиксировать скрытый газ.
"Мы обнаруживаем, что активность в галактиках оказалась более хаотичной, чем мы думали", - рассказал автор исследования из MIT Хаочен Ван.
"Они больше похожи на фонтаны, действительно выталкивающие газ на очень большие расстояния", - добавил он.
Ван также объяснил физический принцип применяемого метода.
"Они начинаются как очень быстрая вспышка и по мере прохождения сквозь материю размываются во времени. Мы можем измерить это размытие очень точно, что прямо пропорционально тому, сколько потерянной материи прошел быстрый радиовсплеск", - отметил исследователь.
Энергетика галактических процессов
Главным открытием стало то, сколь далеко барионная материя отклоняется от своих материнских галактик. Обнаруженные газовые облака простираются на расстояния, существенно превышающие значения, которые давало моделирование.
"Галактика имеет размер, возможно, в несколько сотен тысяч световых лет, а мы нашли утраченную материю на расстоянии примерно 4 миллионов световых лет", - отметил соавтор исследования, физик из MIT Кийоши Масуи.
Полученные данные свидетельствуют о том, что высокоэнергетические процессы - в частности релятивистские струи (джеты) сверхмассивных черных дыр и сверхновых вспышки - действуют значительно интенсивнее, чем считалось ранее.
Именно они выталкивают барионное вещество далеко в межгалактическое пространство, образуя гигантские разреженные гало.
Результаты работы подтверждают корректность базовых астрофизических моделей и открывают новый инструмент для исследования эволюции Вселенной.
"Мы заставили это работать впервые, и это будет работать еще точнее по мере улучшения данных", - подытожил Масуи.
Что следует знать?
Быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts, FRB) - это короткие единичные импульсы радиоизлучения продолжительностью от нескольких миллисекунд до секунд, впервые открытые в 2007 году.
Среди основных кандидатов в качестве источников рассматривают магнетары (нейтронные звезды с экстремально сильными магнитными полями) и процессы слияния компактных объектов.
Благодаря способности высокоэнергетического излучения взаимодействовать с веществом для распространения, FRB становятся эффективным инструментом зондирования межгалактической среды, позволяя исследовать структуру и состав Вселенной в масштабах, недоступных для стандартных оптических и рентгеновских телескопов.