Астрономы из Университета штата Огайо (Ohio State University) во главе с Фабрицио Никастро (Fabrizio Nicastro) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics) обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие огромного количества темного вещества во Вселенной.

Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик (все это в области поперечником около 5 млн световых лет). Несмотря на то, что это газовое облако столь обширно, оно представляет из себя только малую часть гигантских потоков газа, омывающих все галактики Вселенной.

Убедительные, но косвенные наблюдения показали, что Вселенная состоит приблизительно из 4 процентов нормального вещества - протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны относятся к "тяжелым" частицам - барионам. Это нормальное, так называемое барионное вещество образует звезды, планеты и все остальное, что является видимым. С нормальным веществом сосуществует невидимая разновидность материи, названная темным веществом. Это дает еще примерно 23 процента Вселенной. И этот компонент, как считается, сыграл очень важную роль в образовании первых галактик.

Оставшаяся часть космического массово-энергетического "бюджета" (73 процента) приходится на еще более экзотическую вещь, названную темной энергией (dark energy), которая, по всей видимости, на больших расстояниях действует как своего рода антигравитация, противодействуя гравитации остальной части вещества. Эта сила ответственна за ускоряющийся темп продолжающегося расширения Вселенной.

Ученые полагают, что после Большого взрыва только 20 процентов "нормального" вещества ранней Вселенной (вроде протонов и нейтронов) сформировали звезды и галактики, которые можно наблюдать в ночном небе. Оставшиеся 80 процентов этого "нормального" вещества, которое астрономы именуют барионным, не поддаются непосредственным наблюдениям. С этим скрытым барионным веществом как-то связано и загадочное темное вещество, невидимая материя, которая, как считается, в основном и отвечает за гравитацию во Вселенной. Астрономы пока точно не знают, из чего состоит эта скрытая темная материя, но барионы могут использоваться как своеобразный маркер в этих поисках.

В данном исследовании речь идет только о "нормальном" веществе из барионов. Но астрономы поняли в последние годы, что это барионное разнообразие является своего рода тенью для полностью скрытого темного вещества.

"Мы полагаем, что барионы гравитационно взаимодействуют с темной материей, так что эта находка позволяет проследить местоположение темной материи в космосе, - считает астроном из университета Огайо Смайта Матер (Smita Mathur). - Каждый из этих компонентов указывает путь к другому".

Прошлым летом Матер и ее коллеги уже объявляли о предварительных результатах, полученных с помощью космической рентгеновской обсерватории Chandra, запущенной NASA. Эти результаты свидетельствовали в пользу существования такого разогретого барионного газа. Теперь эта находка нашла подтверждение в ходе экспериментов с FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer - удаленный ультрафиолетовый спектроскопический исследователь NASA).

Этот газ настолько горяч, что фотоны, которые он излучает, имеют слишком высокие энергии и не видимы при наблюдениях на оптических длинах волн. Поэтому приходится изучать его в ультрафиолетовом диапазоне. Высокая температура и низкая плотность газа служат объяснением тому, почему эти барионы были обнаружены только сейчас, с помощью орбитальных зондов. В некоторый момент после Большого взрыва барионы сталкивались между собой и были зажжены за счет этого "теплового удара", который породил так много энергии, что она до сих пор позволяет частицам оставаться невидимыми.

Впрочем, находка все же полностью не отвечает на вопрос о составе остальной части барионной материи. Некоторые ученые поддерживают гипотезу, согласно которой в "скрытую" массу входят также тусклые звезды и гигантские газовые планеты, подобные нашему Юпитеру. Другие считают, что такое вещество состоит в основном из крошечных, но чрезвычайно массивных частиц. Научные эксперименты пока не в состоянии разрешить этот спор.

Скопление барионов вокруг Млечного пути может быть остатком первоначальной материи, из которой сформировалась наша Галактика и ее самые близкие соседи, считает Амил Стернберг (Amiel Sternberg) из Университета Тель-Авива в Израиле (он не принимал непосредственного участия в работе, но проанализировал результаты). Как уже говорилось, в течение самых первых миллиардов лет Вселенной приблизительно 20 процентов вещества объединились под воздействием гравитации в группы и скопления галактик. Вероятно, большинство оставшегося "нормального" вещества и темной материи сформировало гигантскую, подобную паутине структуру, которая удерживает галактические кластеры вместе.

Источники:
Rivers of gas could be part of 'missing' matter - Spaceflight Now
Astronomers detect "missing" baryons - Physics Web
Missing Matter Found, Partially Squaring Cosmic Accounting Sheets - Space.com