Астрономы объяснили нехватку материи в космосе

Общей массы всех звезд и галактик, скоплений и окружающего их холодного рассеянного газа недостаточно для того, чтобы объяснить ожидаемые количества вещества во Вселенной. По некоторым оценкам, около 40 процентов барионной материи находится «неизвестно где», однако некоторые работы указывают, что скрываться она может в виде чрезвычайно разреженного ионизированного газа, распределенного вдоль нитей «космической сети», соединяющей бусины галактик и их скоплений. К такому выводу пришли и авторы новой статьи, опубликованной в журнале Nature.

В самом деле, подавляющую часть нашей Вселенной составляют темная материя и темная энергия, на которые приходится порядка 25 и 70 процентов ее массы соответственно. Обычного вещества в ней совсем немного, но именно из него складывается то, что мы зовем миром — от нас самих до далеких звезд и газопылевых скоплений. Однако и полная «перепись» этой обычной (барионной) материи оказалась делом непростым.

Самые тщательные подсчеты массы всех звезд в галактиках, всего межзвездного газопылевого вещества дают лишь чуть больше 10 процентов ожидаемого количества барионной материи. Прибавление к ним рассеянного вещества из галактических гало и, наконец, газа, наполняющего галактические скопления, — все это дает в лучшем случае около 20 процентов. Иначе говоря, все звезды, все галактики и их скопления дают лишь малую часть ожидаемой массы барионной материи.

Все они представляют собой наиболее плотные участки, «узлы вселенской паутины», связанные нитями более разреженного вещества, наблюдать которое куда труднее. Однако понемногу и эта работу выполнили: астрономы оценили количество межгалактического газа, доведя цифру уже до 60 процентов. Остальная материя до сих пор оставалась «потерянной».

Фабрицио Никастро (Fabrizio Nicastro) и его коллеги использовали европейский космический телескоп XMM-Newton для наблюдения за рентгеновским спектром, который позволяет зарегистрировать присутствие раскаленного межгалактического вещества с температурой в миллионы градусов — по его способности блокировать рентгеновское излучение более далеких источников. Основное внимание астрономов было сосредоточено на одном из далеких квазаров, ярко излучающих во всем электромагнитном спектре. Время экспозиции составило в общей сложности 18 дней — рекорд для такого рода объектов.

Обработав полученные данные, авторы действительно обнаружили свидетельства присутствия кислорода в двух облаках горячего межгалактического газа, оказавшихся на пути излучения квазара. Если аналогичные наблюдения других квазаров в других областях Вселенной укажут на аналогичные скопления, то именно такой раскаленный и разреженный газ может оказаться той недостающей частью барионной материи.

Ученые уже планируют новые исследования с помощью XMM-Newton и американского рентгеновского телескопа Chandra. И если они подтвердятся, то зонды следующего поколения, такие как готовящийся к запуску в 2028 году Athena, более чувствительные и точные, помогут лучше исследовать эту часть вещества и, видимо, окончательно поставить точку в этой почти детективной истории.