Астрономы обнаружили недостающую материю во Вселенной

Исследователям удалось зарегистрировать сигнал от газовых нитей, которые соединяют между собой соседние галактики. Статьи направлены в журналы Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и Nature, препринты доступны на ArXiv.org.

Читай также: Ученые попытались объяснить трехмерность наблюдаемой Вселенной

Согласно современной общепринятой модели лямбда-CDM, Вселенная более чем на 95 процентов состоит из темной материи и темной энергии и всего лишь на 4,6 процента из барионной материи (включающей барионы (протоны, нейтроны) и электроны). На больших красных смещениях (z ≧ 2) основную часть барионов обнаруживают в Lyα-лесу (лесу Лайман-альфа): рассеянных облаках нейтрального водорода с температурами 104—105 кельвинов, которые оставляют повторяющиеся линии поглощения Лайман-альфа в спектрах далеких галактик. Однако на меньших красных смещениях (z ≦ 2) барионная материя, которую находят в звездах, холодной межзвездной среде, остаточном газе Lyα-леса, горячем газе в галактических скоплениях и других объектах, составляет всего половину от предсказанного теорией количества.

В своих наблюдениях обе команды исследователей опирались на эффект Сюняева-Зельдовича. Наша Вселенная равномерно заполнена реликтовым излучением, которое обладает высокой степенью изотропности и спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой ≈ 2,7 кельвина. Кроме того, во Вселенной между галактиками, особенно в скоплениях, есть облака очень разреженного и горячего газа. Фотоны реликтового излучения, проходя через газ, рассеиваются на горячих электронах и в результате получают дополнительную энергию (обратное комптоновское рассеяние). В результате наблюдается изменение частоты фотонов реликтового фона, что помогает изучать барионное вещество на небольших и средних красных смещениях.

Читай также: Ученые назвали время появление жизни во Вселенной

Первая команда астрономов совместила две карты — полную карту неба со следами эффекта Сюняева-Зельдовича, составленную на основе наблюдений реликтового фона космической обсерваторией «Планк», и карту с ярко-красным галактиками (LRG’s), полученную в ходе обзора SDSS. Вторая группа ученых совместила планковскую карту с каталогом CMASS, также составленным в рамках обзора SDSS.

Одна команда исследовала 260 тысяч пар галактик, а другая — уже миллион. Исследователи искали следы газовых нитей, которые,согласно теории, должны соединять пары.

В итоге второй команде исследователей, во главе с Анной де Граафф  удалось зарегистрировать сигнал филаментов со статистической значимостью 3,8 сигма, а первая команда исследователей под руководством Хидеки Танимура (Hideki Tanimura) обнаружила сигнал со значимостью 5,3 сигма.

Согласно результатам группы Танимуры, плотность газа в филаментах в три раза выше средняя плотность барионной материи во Вселенной. Группа Анны де Граафф сообщила, что плотность структур, длиной около 15 мегапарсек, выше в шесть раз. 

На основе этого исследователи утверждают, что им удалось обнаружить, как минимум, 30 процентов недостающего барионного вещества. 

• Теги:
• астрономия
• вселенная
• барионная материя