​Сотрудник Института космических исследований (ИКИ) РАН совместно с зарубежными коллегами проанализировал современные методы исследования и моделирования химического состава горячего межгалактического газа в скоплениях галактик. Работа поможет лучше понять эволюцию его химического состава. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Работа ученых опубликована в журнале Space Science Reviews.

«В последние годы расчеты химических свойств межгалактической среды в современных космологических гидродинамических моделях преуспели в воспроизведении большого разнообразия наблюдательных признаков. Мы показали необходимость объединения усилий наблюдательных и численных методов исследования химического состава межгалактического газа для более эффективной работы с огромным объемом данных, производимым современными и будущими рентгеновскими космическими обсерваториями», – говорит автор исследования, кандидат физико-математических наук, сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН Павел Медведев.

 

Скопления галактик представляют собой самые массивные, связанные гравитационными силами объекты во Вселенной, основной компонент которых – оболочка темной материи, составляющая около 90% массы скоплений. В оптическом диапазоне скопления видны в виде концентрации галактик на небе, общее число которых может достигать тысяч или даже десятков тысяч. Тем не менее, масса галактик составляет лишь около 1% полной массы таких систем. Гораздо больший вклад вносит межгалактический газ, в котором сосредоточена основная доля барионной материи скоплений. При падении на скопление газ заполняет межгалактическую среду, разогревается до высоких температур (несколько десятков миллионов градусов) и проявляет себя преимущественно за счет излучения в рентгеновском диапазоне длин волн.

С момента появления первых теорий ядерного синтеза, происходящего в звездах, хорошо известно, что практически все химические элементы тяжелее гелия – продукты термоядерных процессов в этих небесных телах на разных этапах их эволюции. Это означает, что все строительные блоки материи, необходимые для образования новых звезд, скалистых планет и даже жизни, когда-то были созданы в ядрах звезд и во время взрывов сверхновых. Поскольку химические элементы имеют разные атомные массы, а следовательно, и разные энергии связи, процессы, ответственные за их формирование, могут существенно различаться. Согласно современным представлениям, углерод и азот в основном производятся звездами малой массы, в то время как элементы с промежуточными атомными номерами (от 8 до 30) должны формироваться в сверхновых типа Ia и в сверхновых с коллапсирующим ядром. Считается, что более тяжелые элементы (с атомным номером больше 30) производятся при процессах быстрого захвата нейтронов, главным образом в результате слияния нейтронных звезд, а также в медленных процессах захвата в основном у звезд асимптотической ветви гигантов. С этой точки зрения изучение химического обогащения межгалактической среды с момента ее образования дает бесценную информацию об эволюции вещества во Вселенной, истории звездообразования и свойствах взаимодействия галактик с окружающим их газом.

В своей работе исследователи рассмотрели современные модели формирования и эволюции состава межгалактического газа, а также указали на ограничения существующих моделей. Ученые сравнили теоретические предсказания и результаты наблюдений, полученные современными рентгеновскими космическими обсерваториями.

Общая картина свидетельствует о раннем обогащении газа тяжелыми элементами в период формирования скоплений галактик. На это указывает как однородность обогащения, наблюдаемая для широкого диапазона масс систем на больших пространственных масштабах, так и неизменность во времени химического состава межгалактического газа.

Похожие новости

  • 23/07/2018

    Российские физики создали суперлюминесцентный световод для космических аппаратов

    Оптоволокно с добавкой висмута может стать мощным суперлюминесцентным источником излучения для инструментов и приборов, работающих в космосе.   Исследователи из Научного центра волоконной оптики (НЦВО) РАН и Института химии высокочистых веществ им.
    346
  • 06/11/2018

    Российские физики разработали новую микроволновую антенну

    ​Ученые из Университета ИТМО совместно с коллегами из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН предложили новую микроволновую антенну, которая создает однородное магнитное поле в большом объеме и позволяет синхронизировать электронные спины группы дефектов в структуре наноалмаза.
    365
  • 10/09/2018

    Ученые реконструировали 3D-модель еды по двумерному изображению ее структуры

    ​Ученые показали, что на основе двумерного изображения продуктов питания можно создать трехмерную модель их внутреннего строения. Опираясь на нее, можно предсказать физические свойства пищевого продукта и смоделировать процессы, происходящие внутри него.
    406
  • 14/12/2018

    Грантополучатели РНФ в программе России-24 «Наука»

    Несколько дней назад вручили Нобелевскую премию за исследования в области лазерной физики. В России тоже успешно работают в этой области. Так, Лаборатория лазерного воздействия Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН Михаила Аграната разработала и совершенствует фемтосекундный лазерный скальпель – оптический пинцет, который работает в бесконтактном режиме и помогает с генетической диагностикой эмбриона, если ему от родителей передались какие-то аномалии.
    866
  • 17/03/2017

    Сибирские физики создадут точнейшие атомные часы

    Ученые из Института лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и из Новосибирского государственного технического университета разработали сверхстабильный лазер для атомных часов, который позволит российским физикам создать устройства для измерения времени, не уступающие в точности западным аналогам, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physics: Conf.
    1910
  • 15/08/2018

    Описаны механизмы увеличения энергии электронов в химических реакциях

    ​Ученые описали, как можно увеличить энергию электронов в ходе химических реакций. Принципы этого процесса используются в химическом синтезе, однако детально их ранее не исследовали. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ и опубликована в журнале Angewandte Chemie.
    803
  • 19/12/2018

    Определена оптимальная форма Т-образных микромиксеров

    Ученые из Сибирского федерального университета (СФУ) в сотрудничестве с коллегами из Новосибирска провели численное моделирование перемешивания жидкостей в Т-образных микромиксерах и определили их оптимальную форму.
    672
  • 27/08/2018

    Электрон может проявлять волновые свойства даже при высоких энергиях

    ​Российские ученые выяснили, что так называемый закрученный электрон может вести себя как волна даже при высоких энергиях, в то время как волновые свойства обычных электронов теряются при ускорении. Проверить полученные результаты ученые планируют с помощью экспериментов на современных коллайдерах.
    316
  • 25/09/2018

    Физики измерили намагниченность диэлектрика за одну триллионную долю секунды

    Коллектив ученых из России, Германии, Швеции и Японии разработал способ изменить намагниченность диэлектрика, воздействуя на него сверхкороткими лазерными импульсами. Ученым удалось добиться времени изменения намагниченности в одну пикосекунду – это в 100 раз меньше, чем предполагалось ранее.
    365
  • 29/12/2018

    Самый большой российский телескоп будет изучать массивные звезды

    ​В Нижнем Архызе начались плановые астрономические наблюдения на БТА с обновленным шестиметровым зеркалом. Российские астрономы ждали этого больше 10 лет. В Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук (САО РАН), что находится в Нижнем Архызе в Карачаево-Черкесии, наконец-то возобновились плановые наблюдения на Большом азимутальном телескопе (БТА) с самым большим в Евразии шестиметровым зеркалом.
    951