Космический мост из горячего газа соединяет четыре скопления галактик

Международная группа исследователей впервые провела спектроскопический анализ массивного газового волокна, соединяющего две пары галактических скоплений в сверхскоплении Шепли. Протяженность обнаруженной структуры составляет около 23 миллионов световых лет.

Ученые сосредоточили свое внимание на исключительном волокне между четырьмя скоплениями: A3532 и A3530 с одной стороны, и A3528-N и A3528-S с другой. Для наблюдений были использованы два дополняющих друг друга космических телескопа — японский «Сузаку» (JAXA) и европейский XMM-Newton (ESA). Первый обладает высокой чувствительностью к слабым источникам излучения, но имеет ограниченное пространственное разрешение, второй менее чувствителен к протяженным структурам, но точнее определяет положение точечных источников, таких как сверхмассивные черные дыры.

Исследователи обнаружили 21-процентное превышение рентгеновского излучения в области волокна по сравнению с космическим фоновым излучением. Для выделения чистого сигнала от волокна ученые систематически вычитали из измерений излучение от сверхмассивных черных дыр.

Анализ показал, что волокно состоит преимущественно из свободных электронов и протонов с температурой 11,6 миллионов кельвинов. Плотность газа в нем в десять раз превышает плотность стандартной межгалактической среды. Масса волокна оценивается в 10¹³ (десять в тринадцатой степени) солнечных масс, что эквивалентно примерно сотне масс Млечного Пути.

Это открытие имеет фундаментальное значение для космологии, поскольку обнаруженная структура представляет собой тепло-горячую межгалактическую среду (WHIM), которая, согласно Стандартной космологической модели, должна содержать около половины обычной (барионной) материи во Вселенной. До сих пор ученым не удавалось напрямую наблюдать эту «недостающую» материю в отдельном волокне.

Сверхскопление Шепли, где находится обнаруженное волокно, является одной из крупнейших структур в ближней Вселенной. Оно расположено на расстоянии 650-750 миллионов световых лет от Земли в созвездии Центавра и включает более 10 000 галактик. Набила Аганим, директор по исследованиям CNRS, которая составила карту трехмерной структуры этого сверхскопления в рамках проекта ERC ByoPiC, характеризует его как «мини-Вселенную, состоящую из более чем 30 скоплений галактик, соединенных сложной сетью волокон».

Оптические наблюдения показали, что нить ориентирована по диагонали относительно наблюдателя с Земли, что позволило точно определить ее общий объем и плотность содержащегося в ней газа.

Это открытие подтверждает теоретические предсказания космологических моделей и открывает новые возможности для поиска и изучения недостающей материи во Вселенной. Ранее ученым удавалось обнаруживать горячий газ только путем наложения данных о тысячах нитей, но теперь впервые удалось охарактеризовать физические свойства WHIM в отдельно взятом волокне.

Источник: Techno-Science.net