Сглаженная карта скорости счета eROSITA 0,3–1,2 кэВ следа анализа. Отсутствующие пиксели показывают области, замаскированные источником. Фото предоставлено: Астрономия и астрофизика (2024 г.). DOI: 10.1051/0004-6361/202450933
Большая часть массы Вселенной находится не в звездах или галактиках, а в пространстве между ними, так называемой межгалактической среде. Она теплая и даже горячая и называется «тепло-горячей межгалактической средой», или КАНТ. Он содержит около 50% нормальной массы (а именно барионов, исключая темную материю) Вселенной, но имеет плотность ионов водорода менее 100 на кубический метр.
При температуре от 100 000 до 10 миллионов Кельвинов это сеть «космических нитей», то есть областей горячего диффузного газа, которые простираются между галактиками. Эти космические нити, также называемые «галактическими нитями», являются крупнейшими известными структурами во Вселенной, их длина обычно составляет от 150 до 250 мегапарсеков (от 500 до 800 миллионов световых лет), причем последняя в 8000 раз шире галактики Млечный Путь.
Вместе они образуют космическую паутину и границы между космическими пустотами, обширными областями пустого пространства, почти не содержащими галактик.
«Свойства тепло-горячей межгалактической среды в космических нитях являются одними из наименее количественных объектов в современной астрофизике», — пишет группа ученых из Европы, главным образом из Германии.
Используя инструмент на спутнике, который начал исследовать Вселенную в конце 2019 года, они исследовали рентгеновское излучение почти 8000 космических нитей и использовали модель для определения контраста температуры и барионной плотности открытого WHIM. Их работа была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Космические нити охватывают почти всю Вселенную. Между ними имеются полости с плотностью атомов около одного на кубический метр. (Это чрезвычайно интенсивный вакуум — для сравнения, плотность межзвёздного пространства в нашей галактике составляет от миллиона до триллиона атомов на кубический метр, а лучший вакуум, который можно создать на Земле, составляет порядка 1016 атомов на кубический метр. метр.)
Ближайшая к нам пустота – это «локальная пустота». Космические нити соединяют галактики в обширную сеть; Они в основном полны газа, пыли, звезд и большого количества темной материи. Они очень горячие, находятся в состоянии плазмы, но не такие горячие и плотные, как Солнце, состоят из ионизированных атомов водорода (протонов) и обнаруживаются путем поглощения света, излучаемого квазарами.
Для изучения этих структур группа использовала данные eROSITA, рентгеновского прибора, входившего в состав российско-германской космической обсерватории Spectrum Roentgen Gamma. (eROSITA была запущена в июле 2019 года и предназначалась для съемки всего неба в течение семи лет, но инструмент прекратил сбор данных в феврале 2022 года, через два дня после того, как Россия вторглась в Украину и институциональные связи рухнули.)
Распределение выбранных нитей в пространстве красного смещения и физической длины. Фото предоставлено: Астрономия и астрофизика (2024 г.). DOI: 10.1051/0004-6361/202450933
«Сложенные» сканы — одни и те же изображения, сделанные несколько раз (обычный метод борьбы со слабой интенсивностью одиночного сканирования) — были собраны в период с 12 по 19 декабря 2021 года в рентгеновском спектре около 1 килоэлектронвольт (длина волны около 1 нм). , среди Использование четырех стеков. Затем они использовали каталог оптических нитей, составленный в 2011 году в рамках Слоановского цифрового обзора неба, который содержит более 63 000 нитей.
Приняв стандартные космологические параметры канонической модели ΛCDM — постоянную Хаббла, плотность материи, плотность барионов и плотность энергии темной материи — они рассчитали физическую длину нитей.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Последовал длительный анализ данных. Во-первых, они определили профиль поверхностной яркости всех нитей на дискретных расстояниях вдоль каждой нити, тщательно учитывая различные эффекты, такие как эффекты проекции, перекрытие нитей и локальное выделение фона вблизи каждой нити.
Затем они оценили долю каждого сигнала, относящуюся к незамаскированным галактическим источникам, таким как точечные источники, обнаруженные с помощью рентгеновских лучей, скопления и группы галактик, а также другие усложняющие факторы. Наконец, подробные астрофизические модели (некоторые из существующих библиотек), поправки на ошибки приборов и статистические соображения позволили получить наиболее подходящие профили температуры и плотности газа в слабой горячей межгалактической среде (WHIM).
Наиболее подходящей для них была температура 106,84 Кельвина, что составляет около 7 миллионов К. Для контраста барионной плотности — разницы между плотностью барионов и средней плотностью барионов — они нашли 101,88, что равно 76. Плотность обычной материи, состоящей в основном из барионов, в WHIM была в 76 раз выше фоновой барионной плотности пространства.
Их средний контраст плотности согласуется с численным моделированием, но относительно простая температура, которую они рассчитали, была близка к верхнему пределу рентгеновского излучения WHIM. Они пишут, что это не было неожиданностью, поскольку ожидалось, что простая температура будет «иметь тенденцию к верхнему краю температурного распределения при подборе спектра с многотемпературным характером».
Ожидается понимание Вычитания из общего сигнала WHIM.
Рентгеновские миссии, такие как Hot Universe Baryon Surveyor и Line Emission Mapper, «смогут исследовать большее пространство параметров свойств WHIM» и пролить больше метафорического света на загадочную межгалактическую среду.
