Эффект Сюняева — Зельдовича для 1 миллиона находящихся рядом друг с другом пар галактик. (a) симметрично выровненные комптоновские карты для 1 миллиона близких пар галактик CMASS; (b) смоделированный сигнал только от галактических гало; (с) остаточная разность между снимком находящихся рядом друг с другом пар галактик и смоделированным сигналом. Цвет соответствует силе эффекта Сюняева — Зельдовича через безразмерный y-параметр, который связан с давлением ионизированного газа. Соединительный мост между парами галактик присутствует на изображении (а), но отсутствует на изображении (b), что указывает на присутствие нити между парами галактик на изображении (a). Обнаруженная нить обозначена на иллюстрации (с) в виде пунктирного прямоугольника, на котором крестиками отмечены позиции пар галактик.
Примерное распределение массы во Вселенной таково: 5% приходится на обычную материю, из которой состоят видимые звёзды и планеты, 25% приходится на тёмную материю (она не видима, но наблюдается через гравитационные эффекты), а 70% — на тёмную энергию (неизвестная субстанция, которая «изобретена», чтобы объяснить некоторые космические феномены, в том числе геометрически плоскую структуру Вселенной и видимое ускорение её расширения).
Но расчёты астрофизиков показывали, что обычного вещества во Вселенной должно быть вдвое больше, чем мы наблюдаем в настоящее время, пишет New Scientist. Теперь примерно половина «пропавших» барионов наконец-то нашлась.
Об открытии практически одновременно объявили две группы исследователей. Чуть раньше была группа Хидеки Танимуры с коллегами из департамента физики и астрономии в Университете Британской Колумбии (Канада), Канадского института передовых исследований, Научно-исследовательского института астрофизики Ливерпульского университета имени Джона Мурса (Великобритания) и отделения по исследованиям астрофизики и космологии Школы химии и физики при Университете Квазулу-Натала (Дурбан, ЮАР).
Через две недели свою статью выложила Анна де Грааф с коллегами из Королевской обсерватории Института астрономии при Эдинбургском университете (Великобритания).
На данный момент на arXiv.org размещены исправленные вторые версии обеих статей.
Что же нашли учёные? Обе группы астрофизиков сообщили об обнаружении большого количества «потерянного» вещества в виде барионов. Барионы объединяют галактики через нити горячего диффузного газа.
Как выяснили учёные в прошлые годы, все галактики во Вселенной связаны вместе в единую сеть с помощью нитей, которые состоят из обычного вещества и тёмной материи. Сначала предполагалось, что галактики связывает только тёмная материя, но в 2012 году астрофизики впервые обнаружили в этих нитях нормальное вещество. Например, галактики Андромеда (М31) и Треугольника (М33) связывает нить из водорода длиной 782 000 световых лет. Учёные рассчитали, что нормальная материя составляет примерно 10% от общей массы нитей, а основная масса — это тёмная материя.
«Проблема пропавших барионов решена», — сказал Хидеки Танимура из департамента физики и астрономии в Университете Британской Колумбии (Канада), ведущий автор первой научной работы.
Поскольку нити из горячего диффузного газа очень разреженные и недостаточно горячие для рентгеновских телескопов, никто не замечал их раньше. У нас просто нет подходящего инструмента, чтобы чётко зарегистрировать их наличие, поэтому нити между галактиками до настоящего времени оставались спекулятивной теорией. Сейчас они впервые чётко зафиксированы и изучены.
Для обнаружения нитей обе группы использовали одинаковый метод. Они применили эффект Сюняева — Зельдовича, который наблюдается, если свет, оставшийся от Большого взрыва проходит через облака горячего газа. Во время прохождения через газ этот свет рассеивает электроны из облака, оставляя тусклый след в космическом микроволновом фоне — своеобразную фотографию из того времени, когда родился космос.
Космическая реионизация, формирование первых звёзд после Большого взрыва. Иллюстрация: ESA
Обе группы исследователей выбрали для изучения из базы Sloan Digital Sky Survey пары галактик, которые предположительно должны соединяться жилами из барионов. Группа Танимуры изучила 260 000 пар галактик, а группа Анны де Грааф — более 1 миллиона пар. Обе группы выявили явные свидетельства газовых нитей между галактиками. По оценке Танимуры с коллегами, плотность вещества в газовых нитях почти в три раза превышает плотность нормальной материи во Вселенной., а по оценке де Грааф нити в шесть раз плотнее нормальной материи.
Танимура объяснил, что разница в оценке объясняется тем, что группы исследовали нити, которые находятся на разном расстоянии. Если учесть этот фактор, то результаты не являются противоречивыми.
Итак, десятки лет симуляции Вселенной показывали наличие в ней неучтённых барионов — и вот они наконец найдены. «Все знали, что они должны быть здесь, но впервые кто-то — даже две разные группы — осуществили безусловное определение», — говорит Ральф Крафт из Гарвард-Смитсоновского центр астрофизики в Массачусетсе.
Это открытие ещё раз подтверждает, что симуляция Большого взрыва, появление нашей Вселенной из одной точки, реионизация, формирование галактик и нитей из тёмной материи между ними — всё это просчитано учёными довольно точно. Теория подтверждается наблюдениями.
Научные статьи опубликованы на сайте препринтов arXiv.
Статья Хидеки Танимуры и др. опубликована 15 сентября 2017 года (arXiv:1709.05024v1).
Статья Анны де Грааф и др. опубликована 29 сентября 2017 года (arXiv:1709.10378v2).
alhor
Нити между галактиками? Средство связи? Понятно, что известные нам законы природы не позволяют передавать информацию быстрее с, тем более в среде, а не в вакууме. Но если понадобится такая связь — это уже другая физика.
SchmeL
почему же — другая?
alhor
Другая — в смысле неизвестная нам сейчас.
r00tGER
Зачем вам нити из материи для передачи информации, если уже и так есть электромагнитные волны?
Zibx
И давно «материя» отличается от электромагнитных волн?
IvanKor2017
С тех пор как объявили что фотоны имеют нулевую массу покоя, в материи она отлична от нуля и даже не отрицательна, хотя отрицательная масса тоже своего рода материя но с примечательными свойствами.
amarao
Простите, что занудствую, а что такое «покоящийся фотон»?
IvanKor2017
Тож самое что и минусование
amarao
минусование чего?
IvanKor2017
Связь на неучтённых барионах это круто, особенно если учесть что и сами барионы то ли они есть то ли их нет, набор кварков короче, а вот какого аромата не рассказали.
Victor_koly
Проблема в том, что барионы любые, кроме протонов и нейтронов, давно распались бы. Доли нс прожило бы связанное состояние протона и антипротона с высоким номером (желательно — d- или f-орбитали с ненулевым магнитным числом). Любые гипероны — тоже очень мало.
undecim
Средство связи, вполне. Берешь эту нить и делаешь :
ABATAPA
Что за новомодная фигня?!
Только проверенная классика:
alhor
О, знатоки физики будущего не умеют писать — только на минус нажимать. Буду знать.
master65
Ура! Давайте выпьем за это!
LiveTex
Темная материя потеснилась!
UDiy34r3u74tsg34
Как? Астрофизики вроде как кричали, что она посто не может быть барионной?
Она подвинуласть или пощатнулась?
SpaceEngineer
Читайте внимательнее (2 абзац). Обычная материя — это звёзд, межзвёздный газ и т.п., плюс чего столько же чего-то необнаруженного. Т.е. звёзд хватает для объяснения только 2.5% из 5%. Нити объясняют половину оставшихся 2.5%, т.е. 1.25%.
ReakTiVe-007
А затем окажется что никаких темных материй и энергий ненужно, просто мы чего то не учли из-за несовершенства наших инструментов
ZloyStrelok
Похоже что вселенная — гигантский мозг… Галактики — нейроны, а нити — аксоны =)
xadd
Да нет, нити это просто информационный канал между хостом и симуляцией.
LanMaster
Это уже было
в Симна ГиктаймсеArxitektor
А как эти нити возникли?
Во время образования галактик когда они были ближе?
или как-то «проросли» вдоль волокон темной материи?
IvanKor2017
Суперструны (космические струны), D-струны или другие струнные объекты, растянутые до межгалактических размеров, обладают сильным гравитационным полем и могут выступать в роли гравитационных линз. Кроме того, движущиеся струны должны создавать гравитационные волны, которые, в принципе, могут быть обнаружены в экспериментах типа LIGO и VIRGO. Они также могут создавать небольшие нерегулярности в реликтовом излучении
black_semargl
Скорей наоборот — сначала рассеянный после БВ газ сконцентрировался в нити, потом в наиболее массивных их местах газ собрался в галактики.
Sergo_1969
Полагаю что вторую половину пропавшей обычной материи найдут быстрее чем всю темную :)
tieonabe
Недавно купил ведро тёмной матери у интеллигентного вида цыган в Обнинске за 2000 рублей. В какой НИИ отнести, когда ждать нобелевку? А то она уже запах издаёт.
hdfan2
В Обнинске цыгане за рубли не торгуют, только за биткоины.
tieonabe
Наоборот, они берут рублями, а отдают что угодно, включая и такие биткоины. Но они уже кончились, пришлось брать материю.
swelf
Я чегото не пойму, я долгое время верил что Большой взрыв произошел из одной точки, потом всякие статьи на ГТ рассказали мне что я был не прав и взрыв на самом деле не совсем взрыв, а расширение и не из точки, а одновременно везде, размер вселенной как бы был уже приличный, но внезапно везде она начала расширяться. И тут опять «точка», так где правда?
Alvander
Вопрос в том, какой из теорий верить.
Сингулярность (точка) появляется, если верить общей теории относительности. Сейчас многие ученые считают, что ОТО некорректно работает в начале эволюции вселенной. Расширение не из точки — следствия квантовой теории поля и зачатков квантовой теории гравитации. При этом в последние годы стали модными инфляционные модели, постулирующие очень быстрое расширение пространства в начале. Эти модели призваны, в первую очередь, объяснить, почему наше пространство имеет такую низкую кривизну.
Теорий много, но важно понимать, что каждая из них — это математическая модель, приближенно объясняющая наблюдаемые явления. Следовательно, явления, которые мы не можем пронаблюдать, в разных теориях могут «выглядеть» по-разному. Возможно ли понять реальную природу Вселенной, а не строить модели — это скорее философский вопрос :)
Victor_koly
Сингулярность — это не точка. Гравитационной радиус ЧД из всей обычной + темной материи во Вселенной — это световые годы.
IvanKor2017
Проблема существования космологической сингулярности является одной из наиболее серьёзных проблем физической космологии. Дело в том, что никакие наши сведения о том, что произошло после Большого Взрыва, не могут дать нам никакой информации о том, что происходило до этого.
Lavzariy
Здесь размер точки сравним с видимой частью Вселенной (Метагалактика). Большой Взрыв в этом смысле, никогда не заканчивался, и не закончится, поскольку расширение Метагалактики с ускорением величина постоянная. Материя может существовать только в условиях Большого Взрыва.
Alex_ME
Т.е. 10% на обычную материю и 90% на темную материю и энергию?
А теперь нашли половину от потерянной, т.е. мы знаем о 7.5% (от общего)?
undecim
Я думаю, наоборот: наблюдали половину из этих 5%, т.е. только 2.5%. Потому что на указанное распределение энергии во вселенной указывали различные наблюдения, не только за видимой барионной материей.
OilXander
Вывод правильный, вот тут Нил Деграсс Тайсон хорошо описал текущую ситуацию с пониманием темной материей и энергией в астрофизике www.youtube.com/watch?v=lmoiUBTpFA0
bondbig
Да это же мицелий! :)
thatsme
И это хорошо. Наконец-то. Трудно найти чёрную кошку в тёмной комнате, особенно если её там нет. Если мы чего-то не видим, это не означает, что нужно плодить сущности. Это давно назревало, с 2005-го года наше «зрение» стало улучшаться, и мы стали видеть все больше и больше обычной барионной материи, которую раньше просто не видели по техническим причинам. С развитием технологий, будем прозревать всё сильнее. А также будут находиться люди, которые обязательно догадаются подсчитать нечто уже виденное, но проигнорированное ранее.
Mitch
Картинка распределения темной материи, которую описывает статья у меня вызвала ассоциацию с фрактальным множеством мандельброта, с той его особенностью, что все точки множества связанны между собой и ни одна не висит отдельно, несмотря на причудливость очертаний.