Ученые потратили десятки лет на поиски около трети «нормальной» материи Вселенной. Новые данные от рентгеновской обсерватории Чандра, возможно, наконец-то предоставят долгожданный ответ.
Детальные обзоры, анализы и подсчеты позволили исследователями понять, сколько нормальной материи (водорода, гелия и прочих элементов) существовало сразу Большого Взрыва. В промежутке от первых минут до миллиарда лет большая часть нормальной материи оказалась в космической пыли, газе и объектах (звезды и планеты).
Вот только существует проблема. Если сложить массу всей нормальной материи в современном пространстве, то третья часть куда-то выпадает (она отличается от не менее таинственной темной материи).
Одна из теорий предполагает, что недостающая масса группируется в масштабные нити теплого (меньше 100 000 К) и горячего (больше 100 000 К) газа в межгалактическом пространстве. Эти нити называют «тепло-горячей межгалактической средой» (WHIM). Они не показываются в оптических обзорах, но часть теплого газа просматривается в ультрафиолетовом свете.
С помощью новой техники удалось найти убедительные доказательства существования WHIM. Астрономы использовали обсерваторию Чандра, чтобы найти и изучить нити теплого газа, расположенные вдоль пути к квазару (яркий источник рентгеновского излучения), подпитывающего стремительно разрастающуюся сверхмассивную черную дыру. Квазар удален на 3.5 млрд. световых лет от нас.
Если компонент WHIM с горячим газом связан с этими нитями, некоторые из рентгеновских лучей квазара будут поглощаться этим горячим газом. Поэтому ученые пытались найти подпись горячего газа, отпечатанного в рентгеновском свете квазара.
Но проблема в том, что сигнал поглощения WHIM слаб по сравнению с общим количеством рентгеновского излучения квазара. Из-за этого при поиске всего спектра рентгеновских лучей на разных длинах волн сложно отличить слабые характеристики WHIM от случайных флуктуаций.
Но команде удалось решить проблему, сконцентрировав поиски только на определенных частях спектра рентгеновских лучей, сократив вероятность ложных срабатываний. Сначала они идентифицировали галактики возле линии обзора до квазара, расположенные на той же дистанции от Земли, что и области теплого газа. Таким образом, удалось отыскать 17 возможных нитей между квазаром и нашей планетой, установив их расстояния.
Вселенское расширение растягивает свет во время его путешествия, поэтому любое поглощение рентгеновских лучей в этих нитях будет смещено на более красную длину волны. Сужение поиска оказалось невероятно полезным, но пришлось также бороться со слабостью поглощения рентгеновских лучей.
Метод позволил обнаружить кислород с характеристиками, намекающими на его присутствие в газе с температурой в миллион Кельвинов. Экстраполирование этих данных помогло составить полное количество отсутствующей материи. В дальнейшем планируют применить технику к другим квазарам, чтобы подтвердить теорию о WHIM.