Aptikta trūkstama Visatos masės dalis

Manoma, kad iš šių gijų yra sudarytas kosminis tinklas, išplitęs per visą Visatą, o pastarojo tyrimo autoriai tvirtina, kad veikiausiai būtent šiose gijose slypi didžioji „įprastinės“ (barioninės) Visatos masės dalis, rašo physicsworld.com.

Analizuojant Didžiojo sprogimo pošvytį, dar vadinamą kosminiu mikrobangų fonu (CMB, cosmic microwave background) galima daryti prielaidą, kad protonai, neutronai ir kiti (trijų kvarkų) barionai sudaro vos 5 proc. visos Visatos energijos tankio – manoma, kad visą kitą Visatos masę sudaro paslaptingosios tamsioji materija ir tamsioji energija. Tačiau susumavus visų žvaigždžių, nuo Žemės esančių maždaug milijardo šviesmečių spinduliu, gaunamas vos 2,5 proc. siekiantis energijos tankis mūsų kaimynystės regione. Kompiuteriniai modeliai prognozuoja, kad trūkstamoji barionų masės dalis slypi būtent tose mažo tankio plazmos gijose, kurių ilgis gali būti skaičiuojamas milijonais šviesmečių.

Nedideliuose dangaus regionuose, kuriuose yra du galaktikų spiečiai, galima įžiūrėti, kad tarp maesnių galaktikų grupių driekiasi linijos. Manoma, kad tokių linijų galima rasti visuose Visatos kampeliuose – jos sudaro savotišką galaktikų spiečių „kosminį tinklą“, kurio gijas supa itin mažo tankio „tuštuma“. Šio tinklo užuomazgos gali būti įžiūrimos nedideliuose CMB intensyvumo svyravimuose; Visatai besiplečiant dėl gravitacinės traukos nestipriai tankesni regionai masės priaugo, o mažesnės masės regionai jos dar prarado.

Tinkamas taikinys

Norėdamas išmatuoti kelių barioninių gijų masę, Ženevos universiteto (Šveicarija) mokslininkas Dominique'as Eckertas su kolegomis dėmesį atkreipė į Abell 2744 – didžiulį galaktikų spiečių, kurio masė yra 1000 trilijonų kartų didesnė nei Saulės ir kurio šviesa mus pasiekia per maždaug 4 mlrd. metų. Kaipo ir kitų galaktikų spiečių, apie 2 proc. jo masės sudaro galaktikos, apie 15 proc. dujos ir 80-85 proc. – tamsioji materija. Anot mokslininkų, tai yra geras taikinys, nes jo sandara leidžia manyti, kad spiečius yra kosminio tinklo gijų sankryžoje.

Nors dujos gijose yra vėsesnės nei galaktikų spiečiuje – ne maždaug 100 mln. laipsnių, o „tik“ 7 mln. laipsnių – to visvien pakanka, kad jos skleistų rentgeno spektro bangas. D. Eckertas su kolegomis į šį spiečių praėjusių metų gruodį 30 valandų trukmei atgręžė „XMM-Newton“ teleskopą ir fiksavo rentgeno spindulius iš paties spiečiaus ir jį supančių erdvių.

Teleskopo matytame vaizde astronomai išskyrė tris juos dominusias struktūras, kurių kiekviena yra dešimčių milijonų šviesmečių ilgio. Struktūrų kryptys ir kitų galaktikų spiečių pozicijos leido mokslininkams daryti išvadą, kad tos struktūros yra būtent kosminio tinklo gijos.

Karštos dujos

„Ten, kur matome karštas dujas, esama ir galaktikų. O mums tai sako, kad galaktikos yra tarsi pakabintos šiame kosminiame tinkle ir tai, ką matome, yra dujos šio tinklo gijose“, – aiškino astronomas.

Mokslininkai, pasinaudoję rentgeno spektro spindulių analizės duomenimis ir modeliu, kuris atvaizduoja spindulių emisijas iš labai retos plazmos, kiekvienoje iš šių gijų nustatė plazmos temperatūrą ir tankį. Pagal jų duomenis, tokiose gijose kiekviename kubiniame metre yra ne daugiau nei kelios dešimtys mums įprastos medžiagos dalelių. Ir nors tai gali pasirodyti, kaip labai jau menkas kiekis, iš tikrųjų jis yra net apie 200 kartų didesnis už vidutinį barionų tankį Visatoje.

Trilijonai Saulės masių

Tuomet mokslininkai apskaičiavo, kurią gijų masės dalį sudaro dujos. Tą jie padarė analizuodami „Hubble“ ir antžeminių teleskopų nuotraukas, kuriose užfiksuotos galaktikos, esančios už Abell 2744 ir vertindami, kaip stipriai nuo tolimesnių objektų sklindančią šviesą išlenkia pakeliui sutinkamos materijos gravitacinė trauka. Padaryta išvada, kad kiekviena jų matytų gijų sveria kaip keletas dešimčių trilijonų Saulių. Kitaip tariant, mokslininkai tvirtina, kad maždaug 10 proc. šių gijų sudaro iš barionų sudarytos dujos, o likusi dalis yra tamsioji materija.

Anot D. Eckerto, galaktikų stebėjimo duomenis ir skaitmeniniai modeliavimai rodo, kad didžioji dalis Visatos galaktikų ir tamsiosios materijos yra būtent šiose kosminio tinklo gijose. Todėl jeigu gijose yra reikšmingas karštų dujų kiekis, tuomet tos dujos turėtų sudaryti labai reikšmingą visų Visatos barionų dalį – astronomo manymu, apie pusę. „Mūsų atradimai sustiprina hipotezę, bylojančią, kad didelę dalis trūkstamų barionų slypi kosminio tinklo gijose“, – savo tyrimo išvadose rašė mokslininkas.

Mokslinį straipsnį publikavo recenzuojamas žurnalas „Nature“.