Учёным, занимающимся ранней эпохой существования Вселенной, хорошо известно, сколько барионного вещества появилось в результате Большого Взрыва. Барионы – это класс субатомных частиц, к которому относятся протоны и нейтроны, из которых состоят атомы. Также известно и количество барионного вещества во Вселенной на сегодняшний день.
Однако до недавнего времени цифры не сходились. Получалось, что треть барионного вещества ранней Вселенной как будто исчезла. Но недавно международная команда исследователей провела сложное наблюдение одной очень «яркой» чёрной дыры, благодаря которому, по всей видимости, найден ответ на этот вопрос.
Оказывается, «пропавшие» барионы «прятались» в виде тонких горячих облаков кислорода, «плавающих» в межзвёздном пространстве. Этот газ сильно ионизирован (то есть в нём почти нет электронов) и имеет сильный положительный заряд.
«Мы нашли «пропавшие» барионы», – говорит один из соавторов данного исследования Майкл Шалл (Michael Shull), астроном из университета Колорадо в городе Болдер (University of Colorado, Boulder).
Сигнал от кислородного облака был слишком сильным и постоянным, чтобы приписать его каким-то случайным флуктуациям света от квазара. Также была исключена и возможность влияния какой-то слабо излучающей галактики.
С 2011 года учёные подозревали наличие тех самых «пропавших» барионов внутри материала, называемого тепло-горячей межгалактической средой (Warm-Hot Intergalactic Medium, WHIM), наблюдать которую напрямую очень трудно. Чтобы обнаружить в ней газ, учёным пришлось придумать хитрый приём.
На значительном расстоянии от Земли чёрные дыры поглощают огромное количество вещества, которое при этом ярко светится и поэтому доступно для наблюдения в телескоп. Астрономы называют такие чёрные дыры квазарами. Это ярчайшие объекты во Вселенной или, говоря языком физики, свет от квазаров имеет высокое соотношение сигнал-шум. Это значит, что, если что-то заслоняет такой источник, это хорошо заметно.
Если направить телескоп на квазар, можно узнать много интересного не только о нём самом, но и о том, что «плавает» между квазаром и телескопом, то есть, о «волокнах» тепло-горячей межгалактической среды.
Проводя тщательные наблюдения затмения и изменения света от квазара этой средой с помощью двух телескопов, учёные смогли установить её состав. Оказалось, что она состоит из кислорода, нагретого почти до 1 миллиона градусов по Цельсию.
Эти «пропавшие» барионы – не то же самое, что тёмное вещество, существование которого учёные косвенно установили по его гравитационному влиянию на звёзды. Как полагают, оно существует в виде особых частиц, чьи свойства отличаются от «обычных» барионов.
Исследователи утверждают, что у них получилось рассчитать путём экстраполяции количество барионного вещества в форме кислорода, которое присутствует в разных местах во Вселенной в виде тепло-горячей межгалактической среды. Для подтверждения и уточнения данной теории учёные планируют проводить наблюдения других квазаров и облаков межгалактической среды, заслоняющей их.
Результаты данного исследования опубликованы 21 июня в журнале Nature.
Источник livescience.com
Перевод: Dmitry Blackfield
