"Мы вплотную приблизились к решению главной загадки современной астрофизики. Мы знаем, то эта материя существовала, так как мы ее видим в ранней Вселенной, но сегодня мы не можем найти никаких ее следов. Возникает вопрос – куда же она пропала?", — рассказывает Фабрицио Никастро (Fabrizio Nicastro) из Национального астрофизического института Италии в Риме.
Дыры в паутине мироздания
Считается, что Вселенная похожа по структуре на гигантскую трехмерную паутину. Ее нити представляют собой скопления темной материи, так называемые филаменты. В точках пересечения этих нитей находятся плотные комки видимой материи — отдельные галактики и группы звездных мегаполисов.
Структуру этой паутины ученые изучают, наблюдая за тысячами далеких галактик при помощи наземных и орбитальных телескопов и флуктуациями так называемого реликтового излучения — "эха" Большого Взрыва, в котором отпечаталась информация о распределении темной материи по Вселенной.
Эти наблюдения относительно недавно указали на крайне неожиданную вещь – оказалось, что общая масса материи в нитях этой "паутины" и в пространстве между ними примерно в два раза меньше, чем предсказывают теоретические расчеты. Возник вопрос – куда пропала эта материя, над которым ученые бьются до сих пор.
Поиски этой "вселенской пропажи", как объясняет Никастро, значительно осложняются одним удобным для нас свойством Вселенной – она практически полностью прозрачна для электромагнитных волн из-за того, что все запасы межгалактического газа находятся в полностью ионизированном состоянии.
По этой причине ученые не могут подсчитать число атомов водорода, гелия и других элементов в пустоте между нитями "паутины Вселенной" напрямую, так как они почти не взаимодействуют с светом и другими формами излучения.
"Рентген" черной дыры
Никастро и его коллеги решили эту проблему, пытаясь найти не водород или гелий, а другие, более тяжелые ионы, сильнее взаимодействующие с пучками мягкого рентгеновского излучения и другими типами волн, которые вырабатывают квазары, сверхмассивные черные дыры в центрах далеких галактик.
Кислород, азот, углерод и прочие тяжелые элементы встречаются в межгалактической среде крайне редко – они не существовали во времена Большого Взрыва и могли попасть туда только из галактик вместе с выбросами черных дыр и сверхновых. Поэтому ученым пришлось потратить много времени на поиски достаточно яркого и близкого к нам квазара, чей рентген был бы достаточно сильным, чтобы он мог "подсветить" редчайшие атомы тяжелых элементов.
На эту роль подошла галактика 1ES 1553+113, расположенная в созвездии Змеи на расстоянии в семь миллиардов световых лет от Земли. Она, как отмечают Никастро и его коллеги, находится на большом расстоянии от известных скоплений галактик, что позволило им использовать ее свет для оценки количества тяжелых элементов в пустоте между нитями "космической паутины".
Наблюдая за ней при помощи орбитального телескопа XMM-Newton на протяжении двух лет, ученые нашли следы существования двух гигантских облаков газа в межгалактической среде, заполненных кислородом и ионами других тяжелых атомов.
Их масса, в свою очередь, указывает на то, что в таких структурах содержится от 20% до 100% всей "пропавшей" материи Вселенной. Сейчас ученые планируют провести новые замеры подобного рода, используя другие квазары, которые помогут им сузить разброс в оценках и понять, являются ли облака газа на пути между Землей и 1ES 1553+113 уникальными объектами, или же доказать, что они встречаются во всех уголках мироздания.
