Проведя исследования с помощью наблюдений рентгеновской обсерватории «Чандра» и телескопа ESA XMM-Newton, астрономы объявили, что ими обнаружены огромные запасы межгалактического газа на расстоянии около 400 миллионов световых лет от Земли. Это открытие является убедительным доказательством того, что найдена так называемую «потерянная» материя Вселенной, которая находится в огромной тепло-горячей межгалактической среде (Warm-Hot Intergalactic Medium - WHIM).

Стена Скульптора и идущее от черной дыры через материю излучение глазами художника. Иллюстрация Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang Illustration: CXC/M. Weiss

«Потерянная» материя отличается от темной тем, что состоит из барионов – частиц, относящихся к группам элементарных, таких как протоны и нейтроны, которые находятся на Земле, в звездах, межгалактическом газе, галактиках и так далее. «Потерянной» эту материю называют потому, что, согласно подсчетам ученых, в наблюдаемой Вселенной должно присутствовать больше барионов, чем видят астрономы. Различные измерения далеких облаков газа и галактик дают хорошую оценку суммы этой «обычной материи», которая была, когда Вселенной было всего несколько миллиардов лет. Тем не менее, наблюдение более близких объектов указывает на то, что в более взрослой Вселенной наблюдается в два раза меньше обычной материи. Не правда ли, ошеломляюще большой дефицит?

Последняя работа ученых поддерживает версию, что найдены признаки существования рассеянного газа, известного как тепло-горячий межгалактический газ (WHIM) - газ, нагретый ударными процессами до высокой температуры, достигающей 10 миллионов градусов. Этот газ трудно обнаружить по линиям поглощения вследствие высокой степени ионизации и из-за малой интенсивности излучения вследствие низкой плотности межгалактической среды разреженного газа, оставшегося в космическом пространстве после образования галактик и позже обогащенного материей, которая "выдувалась" из звездных скоплений.

«Свидетельства о существования WHIM трудно найти, потому что этот материал является слишком разреженным, - сказал Тао Фанг из Калифорнийского университета в Ирвине, ведущий автор исследования. - В среднем, на один кубический метр WHIM приходится шесть барионов, в то время как в «стандартном» межгалактическом газе плотность вещества составляет несколько миллионов барионов на кубический метр».

Для поиска WHIM ученые использовали рентгеновские наблюдения излучения быстро растущей сверхмассивной черной дыры, еще известной как активное галактическое ядро. Сверхмассивная черная дыра находится на расстоянии около 2 млрд световых лет от Земли и порождает огромное количество рентгеновского излучения, имея полюс выброса в сторону Земли.

Используя рентгеновское излучение, производимое черной дырой и проходящее через материю, астрономы просмотрели так называемую Стену Скульптора (Sculptor Wall), которая представляет собой гигантскую «ленту» длиной в десятки миллионов световых лет и располагающуюся на расстоянии около 400 миллионов световых лет от Земли. Эта «стена», которая является крупнейшей структурой, состоящей из диффузного газа, и содержит тысячи галактик, скорее всего, и является значительным хранилищем WHIM, если теоретическое моделирование ученых правильно. Наличие WHIM в стене должно поглощать некоторые из X-лучей, исходящих от сверхмассивной черной дыры.

Используя новые данные обсерватории «Чандра» и телескопа XMM-Newton, астрофизики смогли подтвердить эту гипотезу. Так как ученые точно знают расстояние до Стены, они смогли весьма точно оценить, какое именно количество излучения от сверхмассивной черной дыры «съедает» WHIM.

Так как подтверждающие данные получены одновременно с двух телескопов, новое исследование также устраняет неопределенность других теорий. Поскольку расстояние до Стены Скульптора уже известно, статистическая значимость поглощения обнаружения значительно возрастает по сравнению с предыдущими «слепыми» поисками. Более ранние попытки найти WHIM заключались в наблюдениях активных ядер галактик в случайных направлениях на небе в надежде на то, что их излучение пересечет ранее неизвестную крупномасштабную структуру.

Полученные результаты дают ученым уверенность в том, что WHIM будет также найден и в других крупномасштабных структурах нашей Вселенной.