Сверхмассивные черные дыры назвали причиной «недостатка» барионной материи

Астрофизики из Австрии, Германии и США указали на возможное местоположение «недостающей» барионной (или обычной) материи. По мнению авторов, виновными в ее «исчезновении» оказались  сверхмассивные черные дыры, выбрасывающие огромные массы газа и пыли в пустоты космического пространства. Такой механизм позволяет объяснить отсутствие примерно 30 процентов всей барионной материи вблизи галактик. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, кратко о нем сообщает пресс-релиз Королевского Астрономического Общества (Великобритания).

Для исследования распределения материи во Вселенной авторы использовали результаты компьютерного моделирования, проведенного проектом Illustris. Гидродинамическая модель включает в себя как темную материю, так и обычную — барионную. Наиболее важным аспектом является учет гравитационного притяжения между ними. Illustris рассматривает кубический объем пространства со стороной в 350 миллионов световых лет и определяет каким образом он эволюционирует начиная с момента, когда возраст Вселенной составлял всего 12 миллионов лет, по сегодняшний день. 

Результат моделирования напоминает собой трехмерную сеть, состоящую из узлов, нитей и пустот между ними. Новая работа показала, что около 49 процентов массы темной материи и 23 процентов массы барионов сосредоточены в гало вокруг массивных объектов — галактик и скоплений галактик. Нити содержат в себе еще 45 процентов темной и 46 процентов барионной материи. Оставшаяся часть обыкновенного вещества, около трети, как оказалось, содержится в полостях пространства и занимает почти 80 процентов объема моделирования.

По словам авторов, материя попала в эти пустоты из-за активных галактических ядер. В ходе своего существования те производят огромные количества энергии, которую передают окружающему газу и пыли. В результате, частицы разлетаются на расстояния в сотни и тысячи световых лет от их источников. Подобный эффект может объяснить проблему «недостающей» барионной материи: согласно различным исследованиям суммарная масса наблюдаемого вещества составляет лишь около половины от предсказываемой теоретически.

К примеру, работа 2012 года оценивает нехватку обычного вещества в 30 процентов по сравнению с предсказаниями — ровно такое же количество барионной материи содержится в пустотах. Авторы признаются, что было бы заманчиво связать эти два факта, однако модель Illustris не идеальна. Если изменить используемые параметры активных галактических ядер, то и точные значения распределения масс, вероятно, поменяются.

Одновременно с новой работой в журнале Nature вышла другая статья, также связанная с проблемой «недостающей» барионной материи. В ней астрофизики с помощью радиовсплеска смогли проверить современную космологическую модель Вселенной. Независимая проверка подтвердила вклад обыкновенного вещества (около 5 процентов всей материи), а также позволила «почувствовать» недостающую материю.

Владимир Королёв