«Пропавший свет» в наблюдаемой Вселенной может объяснить экзотический источник

Огромные пустоты космоса между галактиками соединяются шлейфами водорода и гелия, которые можно использовать в качестве «светометра». В одном из недавних исследований, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, команда ученых сообщила, что света, производимого галактиками и квазарами, недостаточно, чтобы объяснить наблюдения за межгалактическим водородом. Разница составляет внушительные 400%.

«Разница в 400 процентов говорит, что вы серьезно в чем-то ошиблись, — говорит Дэвид Вайнберг из Университета штата Огайо. — Мы до сих пор не знаем, в чем, но есть по крайней мере один факт о современной вселенной, которого мы не понимаем».

«Вы будто находитесь в большом, ярко освещенном помещении, но оглядываетесь и видите только несколько 40-ваттных лампочек, — отмечала Джуна Коллмейер, ведущий автор исследования. — Откуда берется весь этот свет? Мы не знаем».

Как ни странно, это несоответствие проявляется только в ближайшем и относительно хорошо изученном космосе. Когда телескопы сосредотачиваются на галактиках в миллиардах световых лет от нас (то есть видят Вселенную, какой она была миллиарды лет назад), все сходится. Расчеты ученых отлично работают на примере юной Вселенной, но разваливаются на части при локальном применении.

Свет, который находится под вопросом, состоит из высокоэнергетических ультрафиолетовых фотонов, которые способны преобразовывать электрически нейтральные атомы водорода в электрически заряженные ионы. Двумя известными источниками таких ионизирующих фотонов являются квазары — разгоняемые горячим газом, попадающим в сверхмассивную черную дыру — и горячие молодые звезды.

Наблюдения показывают, что ионизирующие фотоны юных звезд почти всегда поглощаются газом в своей родной галактике, поэтому никогда не утекают с последующим влиянием на межгалактический водород. Но число известных квазаров слишком мало, чтобы производить весь имеющийся свет.

«Либо наши подсчеты света галактик и квазаров далеки от истины, либо есть какой-то другой крупный источник ионизирующих фотонов, который мы пока не обнаружили, — говорит Коллмейер. — Мы называем эту нехватку света кризисом недопроизводства фотонов. Но кризис только у астрономов — у Вселенной все в порядке».

Несоответствие вытекает из сравнения суперкомпьютерных моделирований межгалактического газа с последним анализом наблюдений космического телескопа Хаббла. «Моделирование шикарно согласует данные в юной Вселенной и хорошо согласовало локальные данные, если бы мы допускали, что этот лишний свет на самом деле есть, — объясняет Бен Оппенгеймер, соавтор работы из Колорадского университета. — Возможно, моделирование не отражает реальности, что в принципе было бы удивительно, потому что межгалактический водород — один из компонентов Вселенной, который, как мы думаем, мы отлично понимаем».

«Самая интересная возможность в том, что пропажа фотонов может быть обусловлена некоторыми экзотическими новыми источниками, не галактиками и не квазарами, — говорит Нил Катц из Массачусетского университета в Амхерсте. — К примеру, темная материя, которая удерживает галактики вместе, может распадаться и производить дополнительный свет. Знаете, когда вы начинаете серьезно говорить о распаде темной материи, это уже кризис».