Куда исчезло 90% обычной материи Вселенной? Ученые наконец нашли ответ

Десятилетиями физики сталкивались со странным несоответствием: обычной, вполне видимой материи во Вселенной должно было быть значительно больше, чем удавалось обнаружить.

Новое исследование , опубликованное в журнале Physical Review Letters, наконец объясняет, куда делось это «потерянное» вещество.

Речь идет не о темной материи — загадочной субстанции, которую вообще невозможно увидеть. Речь об обычной, барионной материи — той, из которой состоят протоны и нейтроны, а в конечном счете — планеты, звезды и галактики.

По оценкам ученых, в ранней Вселенной барионная материя составляла около 17% от общей массы. Однако, когда исследователи подсчитали массу всех видимых объектов во Вселенной — звезд, планет, галактик, — оказалось, что она составляет лишь 10% от этих 17%. Иными словами, 90% обычной материи попросту не удавалось обнаружить.

Ученые предположили: если это вещество находится не в звездах и не в галактиках, то, вероятнее всего, оно рассеяно вокруг галактик в виде холодного разреженного газа. Проблема заключалась лишь в том, как именно обнаружить этот газ.

Чтобы обнаружить недостающую материю, исследователи обратились к еще одному загадочному явлению — быстрым радиовсплескам. Это кратковременные мощные вспышки излучения, впервые зафиксированные еще в 2007 году. По своей мощности они могут на мгновение превзойти свечение целой галактики, а их происхождение до сих пор не до конца понятно.

Команда проанализировала тысячи уже зафиксированных радиовспышек и внимательно изучила, как их сигнал меняется по пути к Земле. По словам Хаочэня Вана, ведущего автора исследования и аспиранта Массачусетского технологического института (MIT), изначально такая вспышка представляет собой очень короткий, четкий сигнал. Однако при прохождении сквозь материю сигнал «размывается» во времени. Ученые научились с высокой точностью измерять именно это размытие, которое прямо пропорционально количеству «потерянной» материи, встретившейся вспышке на пути.

Затем исследователи сравнили эти измерения с расположением более 6 миллионов галактик — и увидели четкую связь.

Анализ подтвердил, что недостающая барионная материя действительно широко рассеяна вокруг галактик и их скоплений. Однако ученых удивил именно масштаб этого рассеяния.

По словам соавтора исследования, физика из MIT Киёси Масуи, размер галактики обычно составляет несколько сотен тысяч световых лет. Однако недостающую материю обнаружили на расстоянии до 4 миллионов световых лет от галактик — это значительно дальше, чем предсказывали существующие компьютерные модели.

Это означает, что высокоэнергетические процессы — например, мощные выбросы из черных дыр или взрывы звезд — выталкивают обычную материю на огромные расстояния по всей Вселенной. По словам Масуи, энергия этих процессов оказалась гораздо более мощной и «бурной», чем считалось ранее.