За последние восемь миллиардов лет средняя температура вещества во Вселенной выросла троекратно, и этот разогрев продолжается. Такой вывод сделан в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal.
Трудности роста
В первые доли секунды после Большого взрыва вещество было невероятно горячим. При такой температуре не могли существовать даже протоны, не говоря об атомах. Однако Вселенная стремительно расширялась. Тепловая энергия распределялась по всё большему пространству, и космос остывал. Когда вещество достаточно остыло, начался процесс формирования Вселенной, какой мы её знаем.
Большую роль в этом сыграла тёмная материя. Согласно современным теориям, частицы тёмной материи не сталкиваются друг с другом (в отличие от молекул обычного вещества). Поэтому в сгустке этой загадочной субстанции не возникает давления. Он не оказывает сопротивления, если его сжимать. В результате именно тёмная материя первой собралась в облака под действием собственной гравитации. Под действием тёмной материи в этих облаках сгущался и обычный газ. Эти сгустки и стали зародышами будущих галактик.
Облака из тёмной материи и обычного вещества всё больше сжимались под действием собственного тяготения. Кроме того, они притягивались и друг к другу, поэтому сталкивались и сливались. Из крошечных первоначальных сгустков возникали объекты побольше, потом – ещё больше. Так возникли небольшие протогалактики, которые в конце концов слились в галактики.
Эти бурные события не прошли бесследно для обычной (не тёмной) материи. При столкновении облаков газа в них возникали ударные волны, разогревавшие вещество.
Этот процесс продолжается и в наши дни. Ведь галактики продолжают сближаться друг с другом и сталкиваться, а значит, порождать новые ударные волны в межгалактическом газе.
Итак, вскоре после того как Вселенная остыла, в ней начался обратный процесс: нагрев вещества из-за столкновений его сгустков. Так, по крайней мере, гласит теория.
Поставить космосу градусник
А что говорят наблюдения? Астрономы давно знают, что в скоплениях галактик пространство между "звёздными островами" заполнено разреженным, но очень горячим газом. Версия о том, что этот газ нагрелся в результате вышеописанного процесса, весьма соблазнительна. Но если так, то в прошлом он должен был быть холоднее, чем сегодня.
К счастью, у астрономов есть своеобразная машина времени. Ведь свет от самых далёких галактик путешествует к нам миллиарды лет. Значит, мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад.
Но как измерить температуру газа вокруг галактик? В этом авторам новой работы помог эффект Сюняева–Зельдовича. Напомним, в чём он состоит. Электроны межгалактического вещества воздействуют на реликтовое излучение, оставляя в нём своеобразный след. По этому воздействию можно определить температуру вещества, через которое прошли древние реликтовые фотоны.
Учёные использовали карты реликтового излучения, составленные миссией Planck. Эти данные они сопоставили с результатами обзора SDSS, создатели которого нанесли на карту множество скоплений галактик вместе с расстоянием до них.
Как выяснили исследователи, за последние 7,7 миллиарда лет температура газа вокруг галактик выросла втрое: с 700 тысяч до двух миллионов градусов.
Отметим, что 7,7 миллиарда лет назад подавляющая часть галактик уже сформировалась, хотя небольшие звёздные системы продолжали объединяться в более масштабные. Если бы астрономам удалось заглянуть в эпоху рождения первых галактик, они наверняка увидели бы ещё более быстрый разогрев. Согласно теоретическим расчётам, за последние 10 миллиардов лет температура газа выросла вдесятеро!
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о нитях горячего газа, протянувшихся между галактиками. Писали мы и о том, сколько во Вселенной материи и звёздного света.
