Что происходит в межгалактическом пространстве?

Огромные пространства между галактиками простираются на миллионы световых лет и могут казаться пустыми. Однако на самом деле они содержат больше материи, чем сами галактики.

«Если вы возьмите один кубический метр, то в нем будет менее одного атома, — сказал в беседе с корреспондентом веб-сайта „Лайв сайенс" (Live Science) Майкл Шалл (Michael Shull), астроном из Колорадского университета в Боулдере. — Но если добавить к этому все пространство, то тогда там уже будет от 50% до 80% от общего количества обычной материи».

Но откуда взялась вся эта материя? И что с ней может произойти?

Как правило, материя между галактиками, — часто ее называют межгалактической средой или сокращенно МГС (IGM), — представляет собой горячий и ионизированный водород (водород, утративший свои электроны) с некоторым количеством таких более тяжелых элементов, как углерод, кислород и кремний. Хотя все эти элементы, как правило, светятся не так ярко и остаются невидимыми, ученые знают о том, что они там находятся по результатам анализа того следа, который они оставляют в лучах проходящего света.

В 1960-х годах астрономы впервые открыли квазары — невероятно яркие и активные галактики в удаленном космосе, — а вскоре после этого заметили, что в свете от квазаров отсутствуют отдельные составляющие. Они были поглощены чем-то расположенным между квазарами и телескопами астрономов, — и оказалось, что это был газ межгалактической среды. В последующие десятилетия астрономы обнаружили обширные скопления и струи газа, а также тяжелые элементы, которые содержат в себе больше материи, чем все галактики вместе взятые. Некоторое количество этого газа, вероятно, осталось после Большого взрыва, однако наличие более тяжелых элементов указывают на то, что некоторые из них содержались раньше в звездной пыли, которую распространяли галактики.

Поскольку наиболее удаленные регионы межгалактической среды будут вечно изолированы от соседних галактик в процессе расширения вселенной, то более «пригородные» регионы играют важную роль в галактической жизни. Под воздействием галактического гравитационного притяжения межгалактическая среда медленно втягивается в галактику со скоростью одной солнечной массы (равняется массе одного солнца) в год, и это примерно соответствует скорости формирования звезд на диске Млечного Пути.

«Межгалактическая среда — это газ, который питает звездные формации в галактиках, — сказал Шалл. — Если газ, притягиваемый гравитацией, еще не полностью истек, то звездные формации будут медленно останавливаться до тех пор, пока этот газ (в галактике) не закончится».

Для изучения межгалактической среды астрономы также начали обращать внимание на частые всплески радиоизлучения, приходящие из удаленных галактик. Используя обе эти техники, а также результаты изучение квазаров, астрономы продолжают анализировать характеристики межгалактической среды для определения ее меняющейся температуры и плотности.

«С помощью измерения температуры газа мы можем получить ключ к разгадке его происхождения, — сказал Шалл. — Таким образом нам становится понятно, как он нагревался и как он туда попал».

Хотя газ широко распространен между галактиками, там есть и другие элементы, и астрономы обнаружили там звезды. Иногда их называют межгалактическими или дикими (rogue) звездами, и, судя по всему, они были оторваны от своих родных галактик черными дырами, или оторвались в результате столкновения с другими галактиками.

В действительности плавающие в пустотах звезды могут быть достаточно распространенным явлением. В 2012 году в исследовании, опубликованном в журнале «Астрофизикал джорнэл» (Astrophysical Journal), были перечислены более 650 таких звезд на краю Млечного Пути, а, по некоторым оценкам, там могут быть триллионы подобных звезд.

«Наши результаты, полученные в рамках Эксперимента с космическим инфракрасным фоном (Cosmic Infrared Background Experiment), показывают, что почти половина звездного света в качестве источника имеют звезды, расположенные за пределами галактик, — отметил в беседе с корреспондентом веб-сайта „Лайв сайенс" Майкл Земков (Michael Zemcov) из Рочестерского технологического института (Rochester Institute of Technology), который в 2014 году опубликовал результаты своих исследований в журнале „Сайенс" (Science). — Однако остается открытым вопрос о том, сколько там всего межгалактических звезд».