На протяжении десятилетий астрономы сталкивались с загадкой «пропавшей» материи во Вселенной. Речь не шла о темной материи, загадочном веществе, которое не взаимодействует со светом и по сей день остается неразгаданной тайной космологии. Проблема заключалась в поиске обычной барионной материи — той самой, из которой состоят звезды, планеты, пыль и даже живые организмы. Модели, объясняющие происхождение и развитие Вселенной, предсказывали наличие гораздо большего количества этой материи, чем удавалось обнаружить по наблюдениям, а значит, значительная ее часть оставалась скрытой «в темноте» космического пространства. Недавние открытия показали, что недостающая материя скрывается в гигантских, чрезвычайно разреженных нитях горячего газа — так называемых космических волокнах, которые связывают вместе огромные структуры во Вселенной.
Главным прорывом стало обнаружение длинного газового потока, протянувшегося на 23 миллиона световых лет и соединяющего четыре галактических кластера в местной Вселенной. Этот плазменный гигант в 230 раз длиннее нашей галактики и обладает массой, в десять раз превышающей массу Млечного Пути. Оказалось, что именно такие нитевидные структуры составляют значительную часть скрытой барионной материи. Ранее подобные нитевые структуры просматривались в данных, но их чрезвычайно слабыми излучениями онтологически сложно было исследовать. Сложности возникали из-за их ослабления в свете более ярких объектов вроде галактик и квазаров.
Команда астрономов, объединив данные двух мощных космических рентгеновских телескопов — европейского XMM-Newton и японского Suzaku, смогла не только обнаружить эту структуру, но и провести детальные измерения ее свойств. Благодаря эффективному удалению «космического шума» от сверхмассивных черных дыр и ярких точечных источников удалось изолировать рентгеновское излучение самой нитевидной структуры. Это позволило оценить температуру газа в ней — около 10 миллионов градусов Цельсия, что составляет примерно 1800 температур поверхностного слоя Солнца. Кроме того, наблюдения были дополнены оптическими данными с других телескопов, что дало целостное представление об их положении и составе. Исследуемая структура находится в сверхскоплении Шапли, одном из крупнейших и массивнейших скоплений галактик в ближайшей Вселенной.
Она включает более 8000 галактик, объединённых в гравитационно связанное образование. Филаменты, подобные открытому, служат своего рода «каркасом» — Космической сетью (Cosmic Web), на которой, согласно космологическим моделям, образовались и продолжали развиваться галактики и кластеры. Современная теория утверждает, что большая часть барионной материи во Вселенной локализуется именно в этих тонких нитях горячего разреженного газа, которые простираются между плотными узлами скоплений. Подтверждение теоретических предположений – одно из самых значительных достижений космологии за последние годы. Оно демонстрирует, что сложные компьютерные модели, которые имитируют формирование структур во Вселенной на протяжении 13,8 миллиардов лет, отражают реальные процессы с высокой точностью.
До сих пор такие модели были лишь косвенно подтверждены, так как саму структуру космической паутины сложно было зафиксировать прямыми наблюдениями. Теперь ученые получили первые убедительные данные о распределении и физических свойствах скрытой барионной материи. Обнаружения, подобные этому, открывают новые горизонты для понимания эволюции Вселенной. Понимание, насколько массивны и горячие эти структуры, поможет уточнить процессы взаимодействия между галактиками, понять природу горячего межгалактического газа и оценить влияние этой материи на космологическое развитие и динамику грандиозных структур галактических скоплений. Одним из ключевых моментов изучения стала высокая температура газа.
Она демонстрирует, что эти нити не просто разреженный космический газ, а активные динамические образования, которые подвергаются нагреву и взаимодействию с окружающей средой. Это согласуется с идеей, что нити формируются и поддерживаются в тонком равновесии между гравитационными силами и влиянием активности черных дыр, сверхновых и других высокоэнергетических процессов. Появление таких данных укрепляет позицию Стандартной модели космологии, которая с конца XX века считается основой для объяснения структуры и эволюции Вселенной. Обнаружение и детализация скрытых нитей, заполненных горячей барионной материей, устраняют давнюю проблему дисбаланса в учете видимой материи во Вселенной. Это также перекликается с исследованиями, обнаружившими мосты звезд и газа между галактиками, подтверждая идею о связующей роли нитеподобных структур.
Экспертиза в рамках этой работы демонстрирует важность международного сотрудничества и интеграции различных диапазонов наблюдений — рентгеновских и оптических. Только объединение данных разных телескопов со всего мира позволило добиться такой прецизионной картины. Это стало возможным благодаря инновационным методам фильтрации фонов и идентификации точечных источников внутри нитей. В дальнейшем дальнейшее изучение космической паутины и выявление новых нитей, связанных с другими крупными сверхскоплениями, может раскрыть дополнительные детали о составе, динамике и эволюции Вселенной. Кроме того, знание точного распределения барионной материи способствует улучшению моделей гравитационных взаимодействий и помогает понять природу темной энергии.
Таким образом, обнаружение скрытых нитей горячего газа и выявление в них недостающей барионной материи стало одной из главных вех в современном изучении космоса. Эти достижения не только закрывают давнюю научную загадку, но и служат ключом к лучшему пониманию устройства космического пространства, просьбе ответа на вопросы о происхождении и будущем нашей Вселенной.
