Астрономы обнаружили «недостающую» материю, связывающую четыре галактических скопления

На этом изображении показан новый филамент, соединяющий четыре галактических скопления: два на одном конце и два на другом. Эти скопления видны как яркие точки внизу и вверху филамента (четыре белые точки, окружённые цветными кругами). Между ними протянулась пятнистая фиолетовая полоса, выделяющаяся на фоне чёрного космического пространства — это нить горячего газа, излучающего в рентгеновском диапазоне, которая ранее не наблюдалась и содержит часть «недостающей» материи. Фиолетовая полоса составлена из данных Suzaku. Астрономы смогли идентифицировать и удалить возможные «загрязняющие» источники рентгеновского излучения с помощью XMM-Newton, оставив чистую нить «недостающей» материи. Эти источники видны здесь как яркие точки, разбросанные по филаменту. Автор: ESA/XMM-Newton и ISAS/JAXA

Астрономы обнаружили гигантскую нить горячего газа, соединяющую четыре галактических скопления. Масса этой структуры в 10 раз превышает массу Млечного Пути, и она может содержать часть «недостающей» материи Вселенной, что решает загадку, мучившую учёных десятилетиями.

Для открытия использовались рентгеновские космические телескопы XMM-Newton Европейского космического агентства (ESA) и Suzaku Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.

Более трети «обычной» материи в локальной Вселенной — той, что составляет звёзды, планеты, галактики и жизнь — до сих пор не обнаружена. Она необходима для корректной работы наших моделей космоса.

Согласно моделям, эта неуловимая материя может существовать в виде длинных нитей газа, соединяющих самые плотные области пространства. Хотя филаменты наблюдались и ранее, их свойства трудно изучить из-за слабого свечения, которое сложно отделить от излучения галактик, чёрных дыр и других объектов.

Новое исследование впервые позволило не только обнаружить, но и точно охарактеризовать нить горячего газа, протянувшуюся между четырьмя галактическими скоплениями в ближней Вселенной.

«Впервые наши результаты почти идеально совпали с предсказаниями ведущей модели космоса — такого раньше не случалось, — говорит ведущий автор исследования Константинос Мигкас из Лейденской обсерватории (Нидерланды). — Похоже, симуляции были правы с самого начала».

Симуляция «космической паутины» — обширной сети нитей и филаментов, пронизывающей Вселенную. Звёзды, галактики и скопления галактик формируются в самых плотных узлах этой паутины, оставаясь связанными нитями, протянувшимися на миллионы световых лет. Эти нити невидимы для глаза, но могут быть обнаружены такими телескопами, как XMM-Newton. Автор: Illustris Collaboration / Illustris Simulation

Роль XMM-Newton

Температура газа в филаменте превышает 10 миллионов градусов, а его масса примерно в 10 раз больше массы Млечного Пути. Нить соединяет четыре галактических скопления, входящих в Сверхскопление Шепли — одну из самых массивных структур в ближней Вселенной, состоящую из более чем 8000 галактик.

Филамент протянулся на 23 миллиона световых лет — расстояние, эквивалентное 230 пересечениям Млечного Пути от края до края.

Команда использовала данные XMM-Newton и Suzaku, а также оптические наблюдения с других телескопов. Suzaku составил карту слабого рентгеновского излучения филамента, а XMM-Newton точно идентифицировал «загрязняющие» источники, такие как сверхмассивные чёрные дыры.

«Благодаря XMM-Newton мы смогли исключить эти космические помехи и убедиться, что наблюдаем именно газ в филаменте, — поясняет соавтор исследования Флориан Пакау из Боннского университета (Германия). — Наш подход оказался успешным и подтвердил, что филамент выглядит именно так, как предсказывают лучшие космологические симуляции».

Не совсем «недостающая»

Открытие не только выявило ранее невидимую нить материи, но и показало, как самые плотные структуры Вселенной — галактические скопления — связаны на колоссальных расстояниях. Это также проливает свет на природу «космической паутины» — невидимой сети нитей, формирующей структуру наблюдаемой Вселенной.

«Это исследование — отличный пример сотрудничества между телескопами, и оно задаёт новый стандарт для обнаружения света от слабых филаментов космической паутины, — добавляет Норберт Шартель, научный руководитель проекта XMM-Newton в ESA. — Кроме того, оно подтверждает нашу стандартную модель космоса и десятилетия симуляций: похоже, «недостающая» материя действительно скрывается в трудноуловимых нитях, протянувшихся по Вселенной».

Дальнейшее изучение космической паутины — задача миссии Euclid, запущенной ESA в 2023 году. Euclid исследует структуру и историю этой сети, а также природу тёмной материи и энергии, которые, несмотря на то что составляют 95% Вселенной, до сих пор не наблюдались напрямую.

Подробнее: K. Migkas, et al. Detection of pure WHIM emission from a 7.2 Mpc long filament in the Shapley supercluster using X-ray spectroscopy, Astronomy and Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202554944