Распределение галактик и материи во Вселенной не является случайным. В целом это распределение напоминает огромную сеть - с плотными областями, состоящими из скопления галактик и пустот, а также нитей из разреженного газа, которые, как мосты, соединяют более плотные области в космическую сеть.
Вот так примерно это могло бы выглядеть в видимом диапазоне.
Галактические нити или филаменты — нитевидные структуры 50 — 80 мегапарсек в длину (163—260 млн световых лет) и формирующие границы между большими пустотами (войдами). Галактические нити также называют группами сверхскоплений галактик или "великими стенами".
В стандартной модели эволюции вселенной галактические нити формируются и следуют вдоль сетевидных потоков темной материи. Предполагается, что эта темная материя ответственна за макроскопическую структуру вселенной. Темная материя гравитационно привлекает барионную материю, и эту, обычную, материю астрономы наблюдают в виде стен и нитей супергалактических кластеров.
Открытия гиперскоплений, то есть групп сверхскоплений начались в 1980-ых годах. В 1987 году астроном Брент Талли из Гавайского университета идентифицировал структуру, которую он назвал Группа сверхскоплений Кита-Рыб. В 1989 году была обнаружена Великая стена CfA2, а в 2003 году учёные открыли Великую стену Слоуна. До сих пор полностью не известны полные размеры этого крупномасштабного объекта, так как облака пыли и газа Млечного пути закрывают от нас часть Великой стены.
Наблюдения космического микроволнового фона от Большого Взрыва позволили предполагать, что на протоны, нейтроны и другие (трехкварковые) частицы приходится лишь около 5% видимой материи и известной энергии Вселенной - а остальное состоит из загадочной темной материи и темной энергии. Однако, суммарная масса всех звезд в радиусе около миллиарда световых лет от Земли составляет лишь 2,5% от плотности энергии в этом регионе. Компьютерное моделирование предсказывает, что недостающие барионы могут находиться в низкоплотных газовых нитях, протягивающихся на миллионы световых лет в длину.
Команда европейских астрофизиков придумала, как оценить массу, содержащуюся в длинных нитях разреженного горячего газа.
В области неба, содержащей два скопления галактик, можно увидеть более мелкие группы по линии между скоплениями. Эти линии пронизывают вселенную, создавая "космическую паутину" из скоплений галактик. По мере расширения Вселенной из-за гравитационных сил более плотные регионы накопили массу, менее плотные регионы - потеряли.
Для измерения барионной массы в нескольких нитях, ученые из Женевского Университета выбрали скопление галактик Abell 2744, чья масса в 1 000 000 000 000 раз больше, чем масса Солнца, и состоит из галактик (около 2% массы), газа (около 15%) и темной материи (80-85%). Это хорошая цель для исследования, потому что состав свидетельствует о том, что скопление находится на пересечении нескольких нитей галактической сети, на расстоянии около четырех миллиардов световых лет от Земли.
Хотя газ в нитях холоднее, чем в скоплении - несколько миллионов градусов против 100 миллионов градусов - он все равно будет достаточно горячим, чтобы излучать в рентгеновском диапазоне.
Исследователи определили три области интересов, каждая из которых - несколько десятков миллионов световых лет в длину. Расположение галактик относительно центра кластера позволило предположить, что они наблюдали галактические нити.
Плотность плазмы в каждой из нитей крайне мала. Каждый кубический метр нити, как правило, содержит не более чем несколько десятков частиц. Хотя такая величина может показаться ничтожной, она все таки примерно в 200 раз больше, чем средняя плотность барионов во Вселенной.
Затем исследователи изучили изображения галактик, лежащих за скоплением Abell 2744, полученные с помощью космического телескопа Хаббла и наземных телескопов, и оценили, какое количество света от этих дальних галактик изгибается гравитационным притяжением кластера.
Ученые пришли к выводу, что каждая нить весит несколько десятков триллионов солнечных масс. Иными словами, масса газа составляет около 10% массы в каждой нити, а остальной, видимо, "на совести" темной материи.
Численное моделирование показывает, что материя галактик Вселенной и сама темная материя содержатся в нитях космической паутины. Таким образом, если нити содержат значительное количество горячего газа, то газ будет содержать значительную долю всех барионов вселенной - по оценке - около половины. То есть большая часть "пропавших без вести барионов" может быть найдена в нитях космической паутины. |