Астрономы из Университета Торонто обнаружили некоторые из самых неуловимых элементов в нашей Вселенной, внимательно изучив космическую паутину, сеть нитей и узлов, которые отслеживают крупномасштабное распределение галактик.
Несмотря на то, что галактики производят большую часть невидимого света во Вселенной, они содержат менее 10 процентов всех атомов в космосе. Большинство остальных находятся в космической паутине в форме газа, который настолько рассеян, что в нем не более одного атома на кубический фут пространства — намного пустее, чем лучший вакуум, когда-либо достигнутый на Земле.
“Поскольку газ настолько разрежен, его чрезвычайно трудно увидеть. В течение многих лет астрономы называли это”проблемой пропавших барионов”. Они ожидали увидеть много атомов, называемых барионами, но обнаружили только часть из них, когда мы сложили все светящееся вещество, которое они смогли обнаружить”, – рассказывает космолог Адам Хинкс, доцент.
Однако в последние годы астрономы, наконец, начали обнаруживать эти неуловимые атомы.
Хинкс и его сотрудники использовали архивные данные со спутника Планка и более свежие данные космологического телескопа Атакама (ACT) на севере Чили, которые изучают космический микроволновый фон (CMB), самый старый свет во Вселенной.
Наблюдая за тем, как реликтовое излучение рассеивается газом нити накала, они определили, что газ в нити накала имеет массу около 50 миллиардов солнц — примерно в 50 раз больше массы нашей собственной Галактики Млечный Путь.
Хотя доказательства наличия нитевидного газа в этой системе были обнаружены ранее с помощью данных Planck, более крупный инструмент ACT значительно увеличил резкость изображения, сделав различие между скоплениями галактик и нитями намного более четким.
Исследование описано в статье, опубликованной в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
В то время как исследования под руководством Хинкса сосредоточились на недостающих барионах в определенном наборе галактик, Локкен раскрыл, как этот газ распределяется в ансамбле особых областей космической сети.
Локкен, под руководством Бонда и Рене Хложек, адъюнкт-профессора Института астрономии и астрофизики Данлапа, использовал данные Исследования темной энергии, чтобы идентифицировать почти 1000 скоплений галактик, живущих в регионах Вселенной, которые, вероятно, пронизаны нитевидным газом. Он плотнее и горячее, чем в среднем.
Затем Локкен объединил их расширенный газовый сигнал с данными Планка и ACT. Он нашел доказательства не только наличия газа в самих скоплениях, но и в нитевидных узорах, отходящих от скоплений. Ожидается, что они содержат большое количество рассеянного газа, который был описан в статье Хинкса. Работа Локкена недавно появилась в статье в Astrophysical Journal.
“Наша работа демонстрирует новый способ изучения газа в космической сети. Учет всех так называемых “недостающих барионов” является одной из наиболее важных задач, которые нам, космологам, необходимо решить. Наши направленные исследования космического газа – это совершенно новый способ изучить эту проблему и другие вопросы о происхождении нашей Вселенной “, — делится ученый.
