eROSITA зафиксировала горячий газ за пределами скоплений галактик и раскрыла структуру «недостающей» материи Вселенной

Данные рентгеновского телескопа eROSITA позволили существенно продвинуться в понимании распределения барионной материи во Вселенной. Учёные обнаружили горячий газ, разогретый в результате столкновений, который простирается далеко за пределы ранее изученных скоплений галактик. Это открытие уточняет представления о формировании и росте крупномасштабных космических структур.

Исследование выполнили специалисты Института внеземной физики им. Макса Планка (MPE). Они сосредоточились на самых внешних областях скоплений галактик — зонах, которые долгое время оставались практически недоступными для наблюдений. Полученные данные позволили впервые подробно описать распределение горячего газа на границах этих систем и в окружающем пространстве.

Скопления галактик относятся к крупнейшим гравитационно связанным объектам во Вселенной. Они включают сотни и тысячи галактик, окружённых массивными гало тёмной материи и заполненных разреженной горячей плазмой. При этом переходная зона между скоплениями и космической сетью из газовых нитей оставалась слабо изученной.

За десятилетия наблюдений рентгеновские телескопы установили, что такие структуры обладают гигантскими горячими атмосферами с температурами в десятки миллионов Кельвинов и размерами в миллионы световых лет. Однако точные границы этих оболочек долго оставались неизвестными из-за резкого падения яркости излучения на периферии.

Объединив данные по 680 скоплениям галактик, исследователи усилили слабый сигнал из внешних областей и зафиксировали рентгеновское излучение, распространяющееся до 4,5 мегапарсека — примерно 14 миллионов световых лет. Это значительно превышает традиционно принятый вириальный радиус, считающийся границей скопления.

По словам участников работы, отдельные наблюдения дают слабый сигнал, но совмещение большого массива данных позволило получить чёткий статистический результат. Такой подход впервые сделал возможным анализ самых внешних зон скоплений, где формируется взаимодействие с окружающей космической средой.

Моделирование с использованием космологических расчётов IllustrisTNG показало, что распределение газа неоднородно. Вдоль космических филаментов плотность вещества значительно возрастает, тогда как в пустотах между ними резко падает. Это подтверждает, что скопления галактик активно «питаются» материей, поступающей по этим структурам.

Отдельное внимание учёные уделили так называемой проблеме «недостающих барионов» — обычной материи, которая предсказывается космологическими моделями, но долгое время оставалась необнаруженной. Новые данные показывают, что до 90% ожидаемого газа присутствует в периферийных областях скоплений, но остаётся рассеянным и трудным для прямого наблюдения.

Исследователи отмечают, что возможности eROSITA позволяют фиксировать чрезвычайно слабое рентгеновское излучение — менее одного процента от фонового уровня — благодаря методам суммирования данных. Это открывает новые перспективы для изучения межгалактической среды и роста космических структур.

Телескоп eROSITA установлен на борту миссии Спектр-РГ и был создан для наиболее чувствительного рентгеновского обзора неба. Его задачи включают картирование миллионов галактических ядер и скоплений, а также исследование эволюции Вселенной и природы тёмной энергии.

Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Читайте также: