Пропажа вселенских масштабов

Астрономы обнаружили глобальный недостаток ультрафиолета во Вселенной

Галактики, близкие к Солнечной системе, излучают в пять раз меньше ультрафиолета, чем на то указывает степень ионизации материи в водородных «пуповинах», которые соединяют галактики между собой, выяснили астрономы из США. Как говорится в статье в журнале Astrophysical Journal Letters, причиной такого загадочного явления может быть распад частиц антиматерии внутри этих нитей водорода.

«Представьте себе, что вы находитесь в большой, ярко освещенной комнате. Вы оглядываетесь по сторонам и видите, что ее освещают три-четыре 40-ваттных лампочки. Возникает вопрос: откуда берется весь этот лишний свет? Мы не смогли найти ранее неизвестные источники ультрафиолета во время нашей галактической переписи. Это могло случиться по двум причинам: или наши оценки по силе свечения галактик и квазаров крайне далеки от истины, или же во Вселенной есть иные источники ионизирующих фотонов. Мы в шутку назвали этот феномен "кризисом недопроизводства фотонов". Не стоит беспокоиться о Вселенной — с ней все хорошо и она живет нормально, а вот астрономам придется как-то справляться с этим кризисом», — рассказала Джуна Коллмайер из Обсерватории института Карнеги в Пасадене (США), чьи слова приводит учреждение.

Коллмайер и ее коллеги из различных университетов США, Италии и ЮАР совершили это открытие, анализируя данные, собранные ультрафиолетовым спектрометром COS — одним из самых новых инструментов «Хаббла», который был установлен на борт орбитальной обсерватории в мае 2009 года. Главная задача этого прибора — изучение вселенской «космической паутины».

Почти ни у кого сегодня нет сомнений в том, что Вселенная по своей средне- и крупномасштабной структуре похожа на гигантскую трехмерную паутину. Ее нити-филаменты состоят из сгустков темной материи, которые окружены водородом и другими компонентами межгалактической среды. В точках пересечения этих нитей находятся плотные комки видимой материи — отдельные галактики и их группы. В июле 2012 года астрофизики смогли обнаружить одну из таких паутинок, соединяющих галактики Abell 222 и Abell 223, благодаря искажениям в свете далеких звезд, которые вызывала темная материя.

Авторов статьи интересовала не темная материя филаментов, а прилипший к ним газ межгалактической среды. Химический состав и физические свойства этого газа хорошо известны астрономам, что позволяет использовать его в качестве своеобразного космического зеркала, отражающего историю Вселенной в далеком прошлом. Когда излучение далеких галактик и квазаров проходит через нить космической паутины на пути к Земле, нейтральные атомы водорода в ней активно поглощают фотоны ультрафиолета.

Паутина, соединяющая галактики Abell 222 и Abell 223. Фото: usm.uni-muenchen.de

Паутина, соединяющая галактики Abell 222 и Abell 223. Фото: usm.uni-muenchen.de

В результате этого в спектре этих объектов возникает лес Лайман-альфа — набор из множества темных линий, частота расположения, толщина и другие параметры которых могут рассказать многое об облике Вселенной и нитей ее паутины в давно минувшие эпохи.

Изучая линии этого космического леса на спектрограммах COS, Коллмайер и ее коллеги заметили, что они были заметно ярче, чем на то указывали компьютерные и математические модели космической паутины. Если текущие теоретические представления о природе нитей паутины и газа в них верны, столь заметный «частокол» из линий поглощения должен возникнуть только лишь в том случае, если бы Вселенная вырабатывала в пять раз больше ультрафиолета, чем на то указывают наблюдения за квазарами и активными галактиками.

Столь сильное и неожиданное расхождение между теориями и реальностью озадачило ученых, и они попытались найти источник недостающего ультрафиолета и причину столь сильной ионизации водорода в межгалактических связях. Сначала авторы статьи предположили, что газ в них гораздо горячее, чем мы думаем. Когда астрономы учли этот фактор в компьютерной модели космической паутины, им стало очевидно, что трюк не работает: даже при повышении температуры газа в 10 раз лес Лайман-альфа оставался недостаточно ярким. Другие попытки спасти общепринятую модель паутины — увеличение дальнобойности ультрафиолетовых фотонов, мощности квазаров и других галактических феноменов — закончились столь же неудачно.

Все это заставило Коллмайер и ее коллег развести руками и констатировать начало «кризиса ультрафиолетового недопроизводства» в астрофизике межзвездной среды. По их словам, есть два возможных объяснения этого феномена, оба из которых не нравятся самим ученым. Первое из них — мы ошибаемся в наших представлениях о плотности и структуре межзвездной среды, что крайне маловероятно с точки зрения авторов статьи. Второе — недостающие ультрафиолетовые фотоны могут возникать в результате распада или аннигиляции темной материи в нитях паутины или в галактических гало — «бубликах» из темной материи, окружающих все существующие галактики Вселенной.

«Нам крайне интересно думать о том, что "пропавшие" фотоны возникают не в квазарах или галактиках, а в каких-то экзотических и неведомых нам источниках. — пояснил другой участник исследования Нил Катц из университета штата Массачусетс. — С другой стороны, можно с уверенностью говорить о наступлении кризиса в этой области астрофизики, если мы всерьез начинаем говорить о распадающейся темной материи».

Из мебельщиков в президенты Далее в рубрике Из мебельщиков в президентыВ Индонезии столичный губернатор и зять экс-президента борются за пост главы государства Читайте в рубрике «Наука и технологии» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

09 июля 2014, 19:34
Всё так и должно быть.
09 июля 2014, 22:20
Спасибо новому оборудованию хаббла, теперь мы знаем о нехватке ультрафиолета во Вселенной, осталось понять что с этой ценной информацией можно сделать
это точно, знания приумножают скорбь, умные люди когда-то, до запуска Хаббла говорили
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Читайте только самое важное!
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте наиболее актуальные материалы
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»