Пропавшая треть Вселенной, похоже, найдена.

Тёмная материя, тёмная энергия… Космос огромен, и если уж в нём что-то спряталось, найти это очень трудно. Однако некоторые астрономы, особенно те, что презирают условности, готовы решать не только те загадки, что на слуху у всех. Их беспокоит такая, например, тайна, как «недостаток барионов» — тот факт, что около трети привычного нам вещества Вселенной не видна ни в какие телескопы.

Недостаток барионов
Недостаток барионов

В одном из июньских выпусков журнала «Nature» опубликована статья за авторством международной команды астрономов, в которой утверждается, что учёным, возможно, удалось найти следы недостающей материи. Она оказалась ровно там, где и её и ожидали увидеть. Тем не менее, исследователям потребовались десятки лет, передовые методы поиска, новейшие телескопы и научные прорывы, чтобы найти её.

Темная материя и темная энергия
Темная материя и темная энергия

Науке известно множество способов вычисления количества вещества во Вселенной. Например, можно высчитать его в космическом микроволновом фоновом излучении, этом отпечатке Большого взрыва. Также его можно рассчитать по скорости расширения Вселенной, которая частично зависит от гравитационного притяжения вещества ко всему остальному веществу. Кроме того, можно рассмотреть, как быстро образовались ранние структуры Вселенной. Этот список можно продолжить, но одно из главных достижений современной астрономии заключается в том, что все эти независимые друг от друга измерения и методы дают приблизительно одну и ту же картину.
Большая часть Вселенной состоит из тёмной энергии — раздвигающего пространство давления, природу которого мы до сих пор не понимаем. Подавляющая доля всего остального вещества — это тёмная материя. Нечто такое, что проявляет себя в виде огромной гравитации, но не испускает свет и не поглощает его. И, наконец, каких-то жалких 5% Вселенной — это обычная, или «барионная» материя. Именно из неё состоим мы, Земля, звёзды и галактики. Всё, что мы видим и всё, к чему когда-либо прикасались, все эти бесчисленные астероиды, планеты и луны — это всего лишь одна двадцатая того, что есть во Вселенной. Остальные 95% нам фундаментально непонятны.

Поразительная теория
Поразительная теория

Но и это ещё не всё. Есть ещё одна проблема. До недавнего времени мы не могли найти довольно приличную часть обычной материи. Подсчитав количество вещества в звёздах, галактиках и газопылевых облаках, которые мы видим и можем включить в вычисления, учёные получают шокирующий результат — 3% материи Вселенной. Это значит, что третья её часть сокрыта от нашего взгляда. Мы знаем, что она есть — так говорят все замеры, но ничто не выдаёт её присутствия. А ведь это обычная материя, она должна обнаруживаться сравнительно легко!

Астрономы назвали эту загадку «проблемой пропавших барионов». Барионы — это всё то, что состоит из протонов, нейтронов и электронов. В классической физике этот термин определяется немного иначе, но большинство астрономов используют именно то значение, которое привели мы. До недавнего времени учёные предполагали, что «невидимые» барионы спрятаны в колоссальных по размерам газовых прослойках между галактиками. В так называемой межгалактической среде. Температура этой среды может достигать миллионов градусов по Цельсию, но газ здесь настолько разряжен, что оказавшись там, можно замёрзнуть насмерть.

Темная материя
Темная материя

Астрономы считают, что немалая часть массы Вселенной сконцентрирована в этих прослойках, но, как понятно, непосредственно проверить и подтвердить это предположение довольно трудно. В основе своей это ионизированный водород, то есть тот, который потерял свой единственный электрон. Как мы знаем, атомы испускают или поглощают свет, когда меняется композиция их электронов. Поэтому, не имеющий свободных электронов водород в межгалактической среде не виден.

Читайте так же:  Темная материя во Вселенной

К счастью, исследования последних десятилетий показали, что там же должно находиться незначительное количество ионизированного кислорода. У этого элемента изначально больше электронов, чем у водорода, поэтому когда он теряет некоторую их часть и становится ионизированным, энное их количество всё же остаётся. И мы можем попытаться увидеть их. А уже после этого можно будет высчитать, сколько прочей материи находится в прослойках межгалактической среды. Чтобы найти это мизерное количество кислорода, учёные использовали орбитальный рентгеновский телескоп «ХММ-Ньютон» Европейского космического агентства, который может видеть свет, взаимодействующий с ионизированным кислородом.

Орбитальный рентгеновский телескоп "ХММ-Ньютон"
Орбитальный рентгеновский телескоп «ХММ-Ньютон»

Его там, как уже было сказано, немного, и он не светится, как звезда. Нужно что-то вроде космического «фонарика», чтобы подсветить его. Эту роль невольно для себя и к большому нашему удобству взял на себя далёкий квазар, расположенный за газовой прослойкой. Квазары — это объекты, берущие энергию из чёрных дыр, поэтому они испускают огромное количество излучения. Больше даже, чем некоторые галактики. За два года учёные в общей сложности около 18 суток следили за этим небесным телом, и все их наблюдения указывали на то, что некоторая часть света квазара поглощается по пути на Землю кислородом межгалактической среды.

Свет квазара
Свет квазара

Основываясь на количестве поглощённого света и на предполагаемом соотношении кислорода и других элементов, исследователи пришли к заключению, что в межгалактической среде ровно столько вещества, сколько мы не досчитываемся при подсчёте барионов. Однако даже после двух лет наблюдений говорить о том, что загадка нашла своё разрешение, ещё слишком рано. Учёные признают, что некоторая неопределённость пока остаётся, и что нужно тщательно изучить состав прослойки, чтобы отрапортовать об успешном выполнении поставленной задачи. На тот хотя бы случай, если выяснится, что газ, который подвергся изучению, был некоей аномалией.
Тем не менее, статья, о которой мы рассказали сегодня, очевидно демонстрирует, что свет в конце тоннеля уже виден, и что имеющиеся у нас гипотезы и теории развиваются в правильном направлении. Кстати, не будем забывать и о том, что после решения «проблемы недостатка барионов» нам предстоит выяснить, где находится ещё 95% нашей вселенной.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector