Глядя на космическое микроволновое излучение, современные спутниковые обсерватории, такие как COBE, WMAP и Planck, постепенно уточнили наше понимание состава Вселенной, и самые последние измерения показывают, что он на 4,9% состоит из «нормальной» материи (т. Е. Материи, из которой состоят звезды). , планеты, газ и пыль) или «барионы», тогда как 26,8% — это таинственная и невидимая «темная» материя, а 68,3% — еще более загадочная «темная энергия».
В дополнение к этим миссиям наземные обсерватории нанесли на карту положения галактик и, косвенно, связанной с ними темной материи в больших объемах, показывая, что они расположены в волокнах, составляющих «космическую паутину». Хайдер и его команда исследовали это более подробно, используя данные проекта Illustris, большого компьютерного моделирования эволюции и образования галактик, чтобы измерить массу и объем этих волокон и галактик внутри них.
Illustris моделирует куб космоса во Вселенной, размер каждой стороны которого составляет около 350 миллионов световых лет. Он начинается, когда Вселенной было всего 12 миллионов лет, что составляет небольшую часть ее нынешнего возраста, и отслеживает, как гравитация и поток материи изменяют структуру космоса до наших дней.
Моделирование имеет дело как с нормальной, так и с темной материей, причем наиболее важным эффектом является гравитационное притяжение темной материи.Когда ученые просмотрели данные, они обнаружили, что около 50% общей массы Вселенной находится в местах, где расположены галактики, сжатые до объема 0,2% от всей Вселенной, которую мы видим, и еще 44% приходится на галактики. обволакивающие нити. Всего 6% находится в пустотах, составляющих 80% объема.Но команда Хайдера также обнаружила, что удивительная доля нормального вещества — 20% — вероятно, была перенесена в пустоты.
По всей видимости, виноваты сверхмассивные черные дыры, обнаруженные в центрах галактик. Часть вещества, падающего на дыры, преобразуется в энергию. Эта энергия передается окружающему газу и приводит к большим потокам вещества, которые простираются на сотни тысяч световых лет от черных дыр и выходят далеко за пределы их родительских галактик.
Помимо заполнения пустот большим количеством материи, чем предполагалось, результат может помочь объяснить проблему отсутствующих барионов, когда астрономы не видят количества нормальной материи, предсказанного их моделями.Д-р Хайдер комментирует: «Эта симуляция, одна из самых сложных из когда-либо проведенных, предполагает, что черные дыры в центре каждой галактики помогают отправлять материю в самые уединенные места во Вселенной.
Сейчас мы хотим усовершенствовать нашу модель. и подтвердите эти первоначальные выводы ".В настоящее время Illustris запускает новое моделирование, результаты которого должны быть доступны через несколько месяцев, и исследователи заинтересованы в том, чтобы убедиться, например, в правильности их понимания выхода черных дыр.
Каким бы ни был результат, будет трудно увидеть материю в пустотах, поскольку она, вероятно, будет очень тонкой и слишком холодной, чтобы испускать рентгеновские лучи, которые позволили бы обнаружить ее со спутников.