Rychlý rádiový záblesk odhaluje kosmický poklad skrytý po celá desetiletí

Chybějící hmota: Velká hádanka vesmíru

Náš vesmír se skládá ze dvou hlavních typů hmoty: temné hmoty a běžné hmoty. Temná hmota tvoří většinu, ale je neviditelná a lze ji detekovat pouze prostřednictvím jejího gravitačního vlivu. Naproti tomu běžná hmota, která zahrnuje atomy, planety a vše ostatní, co můžeme vidět, tvoří pouze 16 % veškeré hmoty.

Một nghiên cứu mới đã xác định chính xác vật chất

Nová studie přesně určila „chybějící“ hmotu ve vesmíru pomocí rychlých rádiových záblesků (FRB) – krátkých, jasných rádiových signálů ze vzdálených galaxií – jako vodítka. Tato umělecká kresba zobrazuje jasný FRB procházející mlhou mezi galaxiemi, známou jako mezigalaktické médium. Delší vlnové délky, zobrazené červeně, jsou zpomaleny ve srovnání s kratšími, modřejšími vlnovými délkami, což astronomům umožňuje „zvážit“ normálně neviditelnou hmotu. Zdroj: Melissa Weiss/CfA

Podle kosmologických modelů se většina této běžné hmoty nekoncentruje ve hvězdách ani na planetách, ale je široce rozptýlena v mezigalaktickém prostoru. Vzhledem k její extrémně nízké hustotě se však asi polovina této hmoty dlouhodobě „uniká“ pozorování vědců .

FRB: Světlo ze vzdáleného vesmíru

Ve studii publikované v časopise Nature Astronomy našli odpověď vědci z Caltechu a Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). K detekci chybějící hmoty použili rychlé rádiové záblesky (FRB), krátké, ale intenzivní záblesky energie.

„FRB prosvítají mlhou mezigalaktického média a přesným měřením rychlosti zpomalovaného světla můžeme tuto mlhu zvážit, i když je příliš slabá na to, abychom ji viděli,“ vysvětluje Liam Connor, docent na Harvardu a hlavní autor studie.

Data z rekordních explozí

Sơ đồ của họa sĩ này mô tả một số trong 60 FRB trong nghiên cứu—FRB 20221219A, FRB 20231220A và FRB 20240123A—được sử dụng để theo dõi hành trình của khí qua không gian giữa các thiên hà và lập bản đồ mạng lưới vũ trụ. Nguồn: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Tento umělecký diagram zobrazuje některé z 60 FRB ve studii – FRB 20221219A, FRB 20231220A a FRB 20240123A – používaných ke sledování cesty plynu mezigalaktickým prostorem a mapování kosmické sítě. Zdroj: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Tým analyzoval 69 různých FRB, jejichž vzdálenost se pohybovala od 11,74 milionu do 9,1 miliardy světelných let. Je pozoruhodné, že nejvzdálenější FRB ve studii, označený FRB 20230521B, je nejvzdálenějším FRB, jaký kdy byl zaznamenán. Z nich bylo 39 identifikováno pomocí Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) na Caltechově radioobservatoři Owen Valley, což je síť dalekohledů speciálně navržených pro detekci a lokalizaci FRB. Zbývajících 30 FRB pocházelo z jiných dalekohledů po celém světě , především z Australian Square Kilometre Array Pathfinder.

Přístup vědců je jako vidět „stín“ hmoty. Profesor Vikram Ravi z Caltechu to přirovnal: „Je to, jako bychom viděli stíny všech baryonů s FRB jako podsvícením... Pokud vidíte člověka před sebou, můžete o něm hodně říct. Ale pokud vidíte jen jeho stín, stále víte, že tam je, a můžete odhadnout jeho velikost.“

Nový potenciál pro kosmologii

Výsledky studie ukazují, že 76 % normální hmoty vesmíru se nachází v mezigalaktickém prostoru, 15 % v galaktických halo a zbytek je soustředěn v galaxiích. Toto rozdělení odpovídá předpovědím ze simulací, ale je to poprvé, co bylo potvrzeno skutečnými pozorováními.

Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả vật chất thông thường trong lớp khí mỏng, ấm tạo nên môi trường liên thiên hà (IGM)—thứ mà các nhà khoa học khó có thể quan sát trực tiếp cho đến nay. Các màu sắc ánh sáng khác nhau di chuyển với tốc độ khác nhau trong không gian. Ở đây, nghệ sĩ đã sử dụng màu xanh lam để làm nổi bật các vùng dày đặc hơn của mạng lưới vũ trụ, chuyển sang ánh sáng đỏ hơn cho các vùng chân không. Nguồn: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Tento umělecký koncept zobrazuje běžnou hmotu v řídkém, teplém plynu, který tvoří mezigalaktické médium (IGM) – něco, co vědci dosud s přímým pozorováním neměli. Různé barvy světla se vesmírem šíří různými rychlostmi. Umělec zde použil modrou barvu k zvýraznění hustších oblastí kosmické sítě a pro oblasti vakua se přesouvá do červenějšího světla. Zdroj: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Tento objev nejenže řeší velkou záhadu, ale také otevírá nový směr pro kosmologii. Data z FRB by mohla vědcům pomoci lépe pochopit vývoj galaxií a dokonce určit hmotnost subatomárních částic zvaných neutrina – klíčového prvku pro posun za hranice Standardního modelu částicové fyziky.

Podle profesora Raviho je to jen začátek. V budoucnu nás radioteleskop DSA-2000 v Nevadské poušti, u kterého se očekává detekce až 10 000 FRB ročně, slibuje hlouběji do luštění tajemství vesmíru.

La Khe (podle SciTechDaily)

Zdroj: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/vu-no-vo-tuyen-nhanh-he-lo-kho-bau-vu-tru-bi-che-giau-suot-nhieu-thap-ky/20250817083747028