Галактики выбрасывают материю гораздо сильнее, чем мы думали

Анализ послесвечения Большого взрыва проливает свет на то, как черные дыры распределяют массу во Вселенной и почему ранее казалось, что часть материи отсутствует.

Неожиданно агрессивные черные дыры могли стать причиной загадки исчезновения космической материи.

Большая часть Вселенной заполнена загадочной тёмной материей, но даже обычная материя озадачивает космологов. Часть этой обычной материи, состоящей из частиц, называемых барионами, казалось, долгое время исчезала. Исследователи недавно выяснили, где она скрывается, и теперь Боряна Хаджийска из Калифорнийского университета в Беркли и её коллеги выяснили, как чёрные дыры могли формировать её распределение и скрывать.

«Материя состоит из тёмной материи, которая является преобладающим компонентом, и барионной материи, или, по сути, газа. Лишь несколько процентов этого газа находится в форме звёзд, а остальная часть — в виде диффузного газа», — говорит она. Диффузный газ тусклый и его трудно наблюдать, но её команда объединила несколько наблюдений, чтобы отследить его.

Один из использованных ими наборов данных показывает, как барионная материя отбрасывает тень на остаточное излучение Большого взрыва – реликтовое излучение. Ещё один ключевой фрагмент головоломки был получен в результате анализа того, как послесвечение искажается гравитационными полями массивных объектов. Объединив эти данные, команда определила, где тёмная материя и барионная материя слипаются, а где расходятся, как внутри галактик, так и между ними.

Хаджийска говорит, что было очень интересно обнаружить, что барионная материя гораздо более рассеяна, чем темная материя, что указывает на то, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик должны выбрасывать ее неожиданно интенсивным образом.

«Понимание того, как именно происходит этот процесс, насколько он силён, и сколько вещества может быть фактически выброшено из данной галактики, [до сих пор] остаётся крайне неопределённым», — говорит Колин Хилл из Колумбийского университета в Нью-Йорке. Исследователи могут использовать компьютерное моделирование для моделирования галактик и их эволюции, но для точного понимания этих деталей критически важны такие анализы, как этот новый, говорит он. «Это даёт нам дополнительный инструмент для понимания роли сверхмассивных чёрных дыр в движении газа вокруг галактик», — говорит Алекс Кролевски из Университета Ватерлоо в Канаде.

Хаджийская утверждает, что такой анализ также может помочь разрешить продолжающиеся споры о скоплении Вселенной – о том, как обычная материя и невидимая тёмная материя, составляющие каркас Вселенной, слипаются в пространстве под действием гравитации. Сейчас её команда стремится добавить к своему анализу ещё больше наблюдений – например, наблюдение за тем, как короткие всплески космических радиоволн проходят через диффузный барионный газ. Майкл Шалл из Университета Колорадо в Боулдере считает, что необходима ещё более точная «перепись барионов» с меньшим количеством неопределённостей.

Может ли это раскрыть какую-то странность в распределении материи во Вселенной, которая заставит теоретиков и разработчиков моделей вернуться к чертежной доске? «Мы надеемся, что что-то произойдёт. Я надеюсь, что именно тёмная материя станет тем, где мы начнём наблюдать отклонения [от стандартной модели космологии]», — говорит Хаджиская.

Физический обзор D DOI: 10.1103/kclp-x5j1

arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2507.14136

Тайны вселенной: Чешир, Англия

Проведите выходные в компании самых ярких умов науки и исследуйте тайны Вселенной в рамках увлекательной программы, включающей экскурсию к знаменитому телескопу Ловелла.

Узнать больше

Источник: www.newscientist.com