Международная группа астрофизиков впервые успешно провела прямые замеры содержания барионного, или «обычного», вещества внутри космических пустот — войдов. Эти масштабные области пространства характеризуются почти полным отсутствием галактик, а проведенный анализ показал, что плотность материи в их центрах примерно на 60% ниже среднего показателя по всей Вселенной.
В отличие от плотных галактических структур, где материя постоянно вовлечена в бурные и хаотичные процессы, войды развиваются относительно спокойно. Это делает их уникальными архивами информации об условиях ранних этапов формирования космоса, что позволяет ученым тестировать современные модели гравитации, темной энергии и роста космической структуры. Долгое время астрономы были ограничены изучением распределения галактик и темной материи, тогда как вопрос точного содержания барионов в пустотах оставался открытым.
Для решения этой фундаментальной задачи исследователи применили метод анализа быстрых радиовсплесков (FRB) — экстремально мощных и коротких радиосигналов. При прохождении через межгалактическое пространство такой сигнал неизбежно взаимодействует со свободными электронами, что позволяет вычислить плотность материи на пути его следования. Луч, проходящий через область высокой плотности, испытывает специфическую задержку, тогда как движение через пустоту дает обратный эффект — дефицит плотности.
В работе использовались данные двух крупнейших научных проектов. Канадский радиотелескоп CHIME/FRB предоставил сведения о более чем трех тысячах быстрых радиовсплесков, пронизывающих межгалактическую среду. В свою очередь, обзор SDSS BOSS обеспечил построение высокоточной трехмерной карты распределения галактик, на основе которой ученые выделили 1288 гигантских пустот. Интеграция этих массивов данных позволила связать радиосигналы с геометрией космической паутины и получить статистически достоверное подтверждение барионного дефицита.
Результаты исследования свидетельствуют, что распределение барионной материи в целом следует за темной материей даже в наиболее разреженных участках пространства. Согласно расчетам, концентрация свободных электронов в центральных частях войдов падает примерно на 58% относительно среднего уровня плотности во Вселенной.
Кроме того, сопоставление полученных данных с эффектом Сюняева-Зельдовича, используемым для изучения горячего газа, позволило оценить температуру межгалактической среды внутри пустот — она составляет около 1,1 миллиона кельвинов. Эти цифры подтверждают наличие разреженной тепло-горячей среды, которую сегодня рассматривают как один из ключевых резервуаров обычной материи во Вселенной. Авторы исследования также подчеркивают, что выводы согласуются с теорией вытеснения газа из галактических гало под влиянием обратной связи от активных ядер галактик и интенсивного звездообразования.
Данная работа не только стала первым прямым измерением барионного дефицита, но и открыла новые горизонты в наблюдательной космологии. С запуском радиотелескопов нового поколения, таких как CHORD, DSA и SKA, а также с учетом данных от миссий Euclid и DESI, астрономы планируют перейти к детальному трехмерному картированию вещества в войдах. В будущем это позволит превратить самые «пустые» зоны Вселенной в точнейшие инструменты для изучения массы нейтрино, природы темной энергии и эволюции космических структур.
