Група астрономів під керівництвом Фабріціо Нікастро показала, що у спектрі випромінювання лацертиди 1ES 1553 + 113 виникають лінії сильно іонізованого кисню, характерні для мережі міжгалактичного газу, в якій знаходиться близько половини баріонної речовини Всесвіту. До цього моменту вчені не могли надійно довести, що такі структури дійсно існують. Стаття опублікована в, короткий огляд статті можна знайти в розділі.
Згідно з сучасними уявленнями, Всесвіт понад 95 відсотків складається з темної матерії і темної енергії, а на частку звичайної, баріонної матерії (протони, нейтрони) припадає всього близько п'яти відсотків маси. Ці співвідношення підтверджуються чисельними розрахунками в рамках загальноприйнятої моделі ^ CDM (холодна темна матерія) і покладаються на дані про спектр реліктового випромінювання, які супутники Planck і WMAP збирали в 2001-2013 роках. Проте прямі спостереження за галактиками призводять до дещо іншого результату. Виявляється, що якщо скласти баріонну матерію всіх відомих галактик з червоним зміщенням менш < 2 (тобто тих, що виникли не раніше, ніж через 3,3 мільярда років після Великого вибуху), то отримана маса буде становити приблизно 60 відсотків від передбаченої теоретично маси. У той же час, для більш давніх галактик передбачення збігаються.
На щастя, вчені знають, де шукати «загублену» матерію. Модель ^ CDM пророкує, що при червоному зміщенні ^ 2 баріони з міжгалактичного середовища, що становили близько 40 відсотків речовини, практично повністю зібралися в нітрідну структуру, що з'єднують сусідні галактики (filamentary web). У результаті впливу ударних хвиль газ у таких скупченнях поступово збагатився важкими елементами, іонізувався і розігрівся до температури близько 105 - 107 - через це нитки часто називають тепло-гарячим міжгалактичним середовищем (WHIM). На жаль, щільність газу в тепло-гарячому міжгалактичному середовищі неймовірно мала, а молекули водню - основний її компонент - сильно іонізовані і практично не випромінюють світло. Тому побачити «відсутню» речовину дуже складно. Поки ще астрономам так і не вдалося підтвердити існування міжгалактичних ниток з достатнім ступенем достовірності, хоча кілька свідчень на їх користь було.
Група вчених під керівництвом Фабріціо Нікастро (Fabrizio Nicastro), здається, вперше переконливо довела, що міжгалактичні нитки дійсно існують. Для цього астрономи перевірили, як міжзоряне середовище спотворює випромінювання лацертиди 1ES 1553 + 113, яка знаходиться на відстані близько 4,5 мільярдів світлових років від Землі (> 0,4, точна відстань невідома). Лацертиди - це потужні джерела електромагнітного випромінювання, що мають безперервний спектр практично у всіх діапазонах частот. Коли таке випромінювання проходить через газ, на ньому залишається «відбиток» (спектр поглинання речовини), за яким можна точно встановити хімічний склад газу і його відстань до Землі. У той же час, в тепло-гарячому міжзоряному середовищі крім водню знаходиться невелика кількість сильно іонізованого атомарного кисню - якщо точніше, кисню O VII, який нагадує будовою своїх електронних оболонок гелій і якого практично немає в галактиках. Тому за характерними «відбитками» такого кисню можна перевірити, проходило випромінювання через міжгалактичні нитки чи ні.
Вимірявши спектр випромінювання 1ES 1553 + 113 за допомогою рентгенівського телескопа XMM-Newton, вчені виявили, що в ньому дійсно виникає дві серії ліній, які можна приписати кисню O VII, що знаходиться на відстані близько 4,6 і 4,0 мільярдів світлових років (червоні зміщення 1 0,43 і 2 0,36 відповідно). Достовірність вимірювань при цьому склала приблизно 4ºв обох випадках, тобто ймовірність помилки детектування менше 6 − 10 − 5. Щоб досягти такої високої точності, астрономам довелося безперервно спостерігати за лацертидою понад 1,75 мільйона секунд, тобто майже три тижні.
Таким чином, спостереження за спектром лацертиди показали, що на червоних зміщеннях близько 1 0,43 і 2 0,36 має знаходитися тепло-гаряче міжзоряне середовище, в якому зібрана відсутня баріонна матерія Всесвіту - згідно з розрахунками вчених, виміряна інтенсивність поглинання вказує на те, що в ній знаходиться від 9 до 40 відсотків всієї матерії. Крім того, прямі вимірювання підтверджуються низкою непрямих ознак. Наприклад, на тих же червоних зміщеннях спостерігається підвищена концентрація галактик, імовірно знаходяться на кінцях ниток. Також в їх околиці спостерігаються області з високою концентрацією водню, які можуть належати міжгалактичним ниткам.
Варто відзначити, що області з сильно іонізованим киснем O VII можуть виникати не тільки в тепло-гарячому міжзоряному середовищі, але і в галактиках. Тим не менш, в цьому випадку у спектрі також повинні бути присутні лінії поглинання холодних іонів, що зустрічаються в галактиках набагато частіше. Автори статті підкреслюють, що вони такі лінії не реєстрували.
У жовтні минулого року відразу дві групи астрономів незалежно повідомили про реєстрацію відсутньої баріонної матерії у філаментах за допомогою ефекту Сюняєва-Зельдовича. Полягає цей ефект у наступному: коли фотони реліктового випромінювання розсіюються на гарячих електронах міжзоряного газу, вони втрачають енергію, і в результаті спектр випромінювання трохи змінюється. Отже, вимірюючи спектр реліктового випромінювання, що приходить з різних точок неба, можна судити про концентрацію газу, через який їм довелося пройти. Якщо ж порівняти отриману картину з відомим розподілом галактик, можна розрахувати, як багато газу знаходиться у філаментах, що вислизають від прямих спостережень. Подібний аналіз вчені виконали приблизно для мільйона галактик, що дозволило їм підтвердити з достовірністю близько 5º, що відсутня матерія дійсно знаходиться в філаментах. Тим не менш, на даний момент статті все ще проходять перевірку в рецензованих журналах, а тому існують тільки у вигляді препринтів - в минулому вже надходили неправдиві повідомлення про виявлення відсутньої баріонної матерії, і редактори журналів не хочуть помилятися.
У лютому 2016 року група астрономів під керівництвом Евана Кіна змогла побачити відсутню баріонну матерію, пов'язавши дані швидкого радіовсплеску з його джерелом - далекою еліптичною галактикою. Цей спосіб дуже сильно схожий на підхід групи Фабріціо Нікастро. Одночасно з цією статтею вийшла інша робота, в якій астрофізики з Австрії, Німеччини та США показали, що відсутня баріонна матерія може перебувати не в філаментах, а в джетах надмасивних чорних дір, що знаходяться в центрах галактик.