Ранее считавшаяся потерянной масса барионного (то есть состоящего из протонов и нейтронов) вещества в Галактике, сопоставимая с общим количеством массы в галактическом диске, нашлась! Теперь все данные наблюдений в сумме соответствуют расчетным величинам, полученным в космологической модели. Об этом говорит работа ученых-космологов, проанализировавших газовое окружение галактических дисков на примере нашей галактики Млечный путь по данным обсерватории Чандра.
При исследовании галактик до сих пор существовала проблема нехватки барионов (частиц, состоящих из кварков). Проще говоря, масса реальной Галактики не соответствовала таковой, полученной с помощью расчетов. Возникла идея тщательного рассмотрения и учета окружающей галактику космической среды.
Данные космического телескопа "Хаббл" показывают, что многие галактики окружены огромным резервуаром ионизированного газа, температура этой космической газовой среды приблизительно 105 K. Рентгеновские наблюдения космической миссии Чандра показали, что Млечный путь имеет обширный газовый резервуар галактического окружения, температура газа в нем более высокая, примерно 106 К.
Читайте также: В космосе найдена звездная лаборатория
Так что можно с уверенностью утверждать, что барионная материя заполняет пространство вокруг Млечного пути в пределах радиальных расстояний порядка 100 килопарсек. Совокупная масса этого горячего газа превышает десять миллиардов солнечных масс, что во много раз больше, чем суммарная масса в более прохладных газовых фазах.
Авторский коллектив из пяти ученых-космологов США и Мексики в работе, названной "Огромный резервуар ионизированного газа вокруг Млечного пути: прибавление недостающей массы?", сообщает эту сенсационную новость. Ученые обнаружили в окружении Галактики достаточное количество ионизированного газа, облекающего огромным облаком Млечный путь.
Эти исследования могут решить серьезную проблему "недостающей массы". Действительно, измеренная экспериментально барионная масса Млечного Пути — сумма масс звезд и холодного газа в межзвездном пространстве — сильно уступает расчетным значениям, полученным в космологической модели. При моделировании дисковой галактики, похожей на нашу, в рамках стандартной Лямбда-CDM космологии астрофизики получают (учитывая вклад темной материи) барионную массу, равную ~1,2∙1011 солнечной, а наблюдения свидетельствуют о вдвое меньшей массе порядка ~6∙1010 масс Солнца.
Как видите, предположение о наличии резервуаров горячего газа, окружающих галактики, удачно решает проблему недостающего барионного компонента. Если эта газовая фракция имеет температуру порядка 105-106 К, то она выявляется в ультрафиолетовом диапазоне по линиям поглощения ионизованных металлов, в частности, пятикратно ионизованного кислорода O VI (в астрономии называют металлами все элементы тяжелее гелия). В наблюдениях телескопа "Хаббл" недавно обнаружено, что масса газа, находящегося по линии O VI в пространстве рядом с галактиками, где продолжается процесс звездообразования, превосходит массу газа, существующего в самих галактиках. При рассмотрении иных линий поглощения в ультрафиолете (таких, как Si IV и C IV) также были найдены значительные потенциальные запасы барионного вещества вокруг Млечного Пути.
Более горячий газ, температура которого достигает 106-107К, является более высоко ионизированным, например, как шести- и семикратно ионизованный семи- и восьмивалентный кислород. Такие линии поглощения, соответствующие O VII и O VIII, располагаются уже не в ультрафиолетовой, а в рентгеновской области спектра, на длинах волн в 21,602 и 18,967 ангстрем.
Именно эти линии поглощения были востребованы в анализе данных рентгеновской обсерватории Чандра. Авторами работы были отобраны 50 активных ядер галактик, для которых по данным обсерватории Чандра выделяли линии поглощения O VII и O VIII в полученных спектрах. Финальная выборка объединила восемь удаленных источников излучения, в спектрах которых имелись следы поглощения O VII и O VIII на z ~ 0 (при нулевом красном смещении, что говорит о небольших расстояниях от наблюдателя). Полученные оценки показывают, что дефицит барионной массы исчезает даже при учете только горячего газа (температура 106-107 К), а более холодной газовой средой, температура которой 105-106 К, можно пренебречь в расчетах.
Читайте также: В центре Галактики жизни быть не может!
Окончательная картина представляется обоснованной логически и подтвержденной экспериментом. Горячий газ огромным облаком окружает Млечный Путь. Его диаметр 200 килопарсек, а масса в совокупности превосходит 10 миллиардов звезд, подобных Солнцу! В расчетах получен паритет между массой галактического диска и массой барионного облака вокруг галактики. Таким образом, недостающая часть барионной материи, ставившая ранее под сомнение стандартную космологическую модель Лямбда-CDM, можно считать обнаруженной с помощью рентгеновских данных обсерватории Чандра.