Более половины материи нашей Вселенной до сих пор остается скрытой от нас. Однако астрофизики догадывались, где это может быть: в так называемых волокнах, непостижимо больших нитевидных структурах горячего газа, которые окружают и соединяют галактики и скопления галактик. Команда под руководством Боннского университета впервые наблюдала газовую нить длиной 50 миллионов световых лет. Ее структура поразительно похожа на предсказания компьютерного моделирования. Таким образом, наблюдение также подтверждает наши представления о происхождении и эволюции нашей Вселенной. Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Мы обязаны своим существованием крошечной аберрации. Ровно 13,8 миллиарда лет назад произошел Большой взрыв. Это начало пространства и времени, но также и всей материи, из которой состоит наша Вселенная сегодня. Хотя первоначально оно было сконцентрировано в одной точке, оно расширилось с головокружительной скоростью — гигантское газовое облако, в котором материя была распределена почти равномерно.
Почти, но не полностью: в некоторых частях облако было немного плотнее, чем в других. И только по этой причине сегодня существуют планеты, звезды и галактики. Это связано с тем, что более плотные области проявляют немного более высокие гравитационные силы, которые притягивают к себе газ из окружающей среды. Поэтому с течением времени в этих регионах концентрировалось все больше и больше материи. Однако пространство между ними становилось все более пустым. В течение добрых 13 миллиардов лет образовалась своего рода губчатая структура: большие «дыры» без какой-либо материи с областями между ними, где тысячи галактик собраны в небольшом пространстве, так называемые скопления галактик.
Тонкая паутина газовых нитей
Если бы это действительно произошло, галактики и скопления все равно должны были бы быть связаны остатками этого газа, как тонкие нити паутины. Согласно расчетам, более половины всей барионной материи в нашей Вселенной содержится в этих волокнах — это форма материи, из которой состоят звезды и планеты, как и мы сами. Тем не менее, это до сих пор ускользало от нашего взгляда: из-за огромного расширения волокон вещество в них чрезвычайно разбавлено: оно содержит всего десять частиц на кубический метр, что намного меньше, чем лучший вакуум, который мы можем создать на Земле.
Однако с новым измерительным прибором, космическим телескопом eROSITA, ученые впервые смогли полностью увидеть газ. У eROSITA есть очень чувствительные детекторы того типа рентгеновского излучения, которое исходит от газа в нитях. Он также имеет большое поле зрения — как широкоугольный объектив, он захватывает относительно большую часть неба за одно измерение и с очень высоким разрешением. Это позволяет получать детальные изображения таких огромных объектов, как волокна, за сравнительно короткое время.
В своем исследовании ученые исследовали небесный объект под названием Abell 3391/95. Это система из трех скоплений галактик, которая находится на расстоянии около 700 миллионов световых лет от нас. На изображениях eROSITA видны не только скопления и многочисленные отдельные галактики, но и газовые нити, соединяющие эти структуры. Длина всего волокна составляет 50 миллионов световых лет. Но он может быть еще более масштабным: ученые предполагают, что изображения показывают только часть.
Ведущий автор работы, профессор доктор Томас Райприх из Институт астрономии Аргеландера при Боннском университете, объясняет:
Мы сравнили наши наблюдения с результатами моделирования, реконструирующего эволюцию Вселенной. Изображения eROSITA поразительно похожи на компьютерную графику. Это говорит о том, что широко принятая стандартная модель эволюции Вселенной верна.
Что наиболее важно, данные показывают, что недостающее вещество, вероятно, действительно скрыто в волокнах.