Астрономи виявили відсутню матерію у Всесвіті

Опубликованно 18.10.2017 08:44

Дослідникам вдалося зареєструвати сигнал від газових ниток, які з'єднують між собою сусідні галактики. Статті направлені в журнали Monthly Notices of the Royal Astronomical Society і Nature, препринти доступні на ArXiv.org.

Згідно сучасної загальноприйнятої моделі лямбда-CDM, Всесвіт більш ніж на 95 відсотків складається з темної матерії і темної енергії і всього лише на 4,6 відсотка баріонної матерії (що включає баріони (протони, нейтрони) і електрони). На великих червоних зміщеннях (z ? 2) основну частину баріонів виявляють у Ly?-лісі (лісі Лайман-альфа): розсіяних хмар нейтрального водню з температурами 104-105 кельвінів, які залишають повторювані лінії поглинання Лайман-альфа в спектрах далеких галактик. Однак на менших червоних зміщеннях (z ? 2) барионная матерія, яку знаходять у зірках, холодної міжзоряному середовищі, залишковому газі Ly?-ліси, гарячому газі в галактичних скупчень і інших об'єктах, що становить лише половину від передбаченого теорією кількості.

У своїх спостереженнях обидві команди дослідників спиралися на ефект Сюняева-Зельдовича. Наша Всесвіт рівномірно заповнена реліктовим випромінюванням, яке володіє високим ступенем ізотропності і спектром, характерним для абсолютно чорного тіла з температурою ? 2,7 кельвіна. Крім того, у Всесвіті між галактиками, особливо в скупченнях, є хмари дуже розрідженого і гарячого газу. Фотони реліктового випромінювання, проходячи через газ, розсіюються на гарячих електронах і в результаті отримують додаткову енергію (зворотне комптоновское розсіяння). В результаті спостерігається зміна частоти фотонів реліктового фону, що допомагає вивчати барионное речовина на невеликих і середніх червоних зміщеннях.

Перша команда астрономів поєднала дві карти — повну карту неба зі слідами ефект Сюняева-Зельдовича, складену на основі спостережень реліктового фону космічною обсерваторією «Планк», і картку з яскраво-червоним галактиками (LRG's), отриману в ході огляду SDSS. Друга група вчених поєднала планковскую карту з каталогом CMASS, також складеним в рамках огляду SDSS.

Одна команда досліджувала 260 тисяч пар галактик, а інша — вже мільйон. Дослідники шукали сліди газових ниток, які,згідно теорії, повинні з'єднувати пари.

У підсумку другої команди дослідників, на чолі з Анною де Граафф вдалося зареєструвати сигнал філаментів зі статистичною значущістю 3,8 сигма, а перша команда дослідників під керівництвом Хідекі Танимура (Hideki Tanimura) виявила сигнал зі значимістю 5,3 сигма.

Згідно з результатами групи Танимуры, щільність газу в филаментах в три рази вище середня щільність баріонної матерії у Всесвіті. Група Анни де Граафф повідомила, що щільність структур, довжиною близько 15 мегапарсек, вище в шість разів.

На основі цього дослідники стверджують, що їм вдалося виявити, як мінімум, 30 відсотків відсутнього баріонної речовини.

Категория: Технологии