Космическая тайна Стены Скульптора

17 мая 2010, 00:00

На расстоянии 400 млн световых лет от Земли астрофизики обнаружили гигантское скопление межгалактического газа. Эта долгожданная находка — важнейшее экспериментальное свидетельство в пользу космологической теории, согласно которой значительная часть так называемой недостающей материи (недостающего вещества) во Вселенной сконцентрирована именно в подобных областях разреженного газа — тепло-горячей межгалактической среде (Warm-Hot Intergalactic Medium, WHIM).

Вещество в такой среде характеризуется экстремально низкой плотностью, что, естественно, осложняет его изучение: по оценкам ученых, на один кубический метр WHIM приходится всего-навсего шесть протонов, тогда как, например, в одном «кубике» обычного межзвездного газа содержится около миллиона атомов водорода.

Сразу оговоримся: речь идет об обычном (барионном) веществе, а не о пресловутой «темной материи». Барионное вещество — вещество, основой которого являются барионы, тяжелые элементарные частицы, включающие протоны и нейтроны, а также ряд короткоживущих частиц, прежде всего различные виды гиперонов. Оно является базовым веществом Вселенной, из которого и состоят все планеты и звезды.

При помощи теоретических методик косвенного расчета общего количества «обычной материи» во Вселенной ученые пришли к неожиданному выводу: на ранних этапах ее эволюции (когда возраст Вселенной насчитывал лишь несколько миллиардов лет) барионного вещества было почти в два раза больше, чем сейчас. «Вопиющую недостачу» пытались объяснить разными способами, наиболее респектабельным в последнее время считался упомянутый выше сценарий, согласно которому недостающая барионная материя сокрыта от нас по большей части в межгалактических газовых волокнах. По мнению космологов, WHIM состоит из «остаточного» вещества, сохранившегося в этих областях космоса после формирования галактик, а также более поздних «излишков», выброшенных в них соседними звездными скоплениями.

Чтобы обнаружить следы присутствия этой тепло-горячей межгалактической среды во Вселенной, астрофизики на протяжении нескольких лет изучали в рентгеновском диапазоне находящуюся в двух миллиардах световых лет от нас быстрорастущую сверхмассивную черную дыру — главную составляющую активного галактического ядра, центральной области галактик, по энергии своей светимости в миллиарды раз превосходящую самые яркие звезды. Исследования этого ядра проводились сразу двумя космическими обсерваториями, американской Chandra и европейской XMM-Newton.

Наблюдавшаяся учеными черная дыра-ядро, засасывая внутрь себя близлежащее вещество, генерирует мощные потоки рентгеновского излучения, которые и улавливали приборы космических телескопов.

По пути следования к Земле эти световые потоки проходят сквозь так называемую Стену Скульптора — расположенный в 400 млн световых лет от нас огромный космический кластер, который состоит из нескольких тысяч галактик.

По теоретическим расчетам астрофизиков, в Стене Скульптора и мог скрываться значительный резервуар сверхразреженного горячего газа, который должен был поглощать часть рентгеновского излучения черной дыры.

После тщательного анализа полученных от Chandra и XMM-Newton данных ученые с удовлетворением констатировали: частичное поглощение действительно имеет место. Обширная область разреженного газа в Стене Скульптора была четко зарегистрирована обеими космическими обсерваториями, соответствующими предсказаниям теоретиков оказались средняя температура и плотность этой среды.