Schneller Radioblitz enthüllt jahrzehntelang verborgenen kosmischen Schatz

DNVN – Jahrzehntelang haben Wissenschaftler mit der Frage gerungen: Wo ist der Großteil der sichtbaren Materie im Universum „verschwunden“? Dank mysteriöser Radiosignale aus den Tiefen des Weltraums haben Astronomen nun die Antwort.

Fehlende Materie: Das große Rätsel des Universums

Unser Universum besteht aus zwei Hauptarten von Materie: Dunkler Materie und Normaler Materie. Dunkle Materie macht den Großteil aus, ist aber unsichtbar und kann nur durch ihre Gravitation erkannt werden. Normale Materie hingegen, zu der Atome, Planeten und alles andere, was wir sehen können, gehören, macht nur 16 % der gesamten Materie aus.

Eine neue Studie hat die „fehlende“ Materie im Universum anhand von schnellen Radioblitzen (FRBs) – kurzen, hellen Radiosignalen aus weit entfernten Galaxien – identifiziert. Diese künstlerische Darstellung zeigt einen hellen FRB, der durch den Nebel zwischen Galaxien, das sogenannte intergalaktische Medium, wandert. Längere Wellenlängen, rot dargestellt, werden im Vergleich zu kürzeren, bläulicheren Wellenlängen verlangsamt, wodurch Astronomen die normalerweise unsichtbare Materie „wiegen“ können. Bildnachweis: Melissa Weiss/CfA

Kosmologischen Modellen zufolge konzentriert sich der Großteil dieser gewöhnlichen Materie nicht in Sternen oder Planeten, sondern ist weit verstreut im intergalaktischen Raum. Aufgrund ihrer extrem geringen Dichte entzog sich etwa die Hälfte dieser Materie jedoch lange Zeit den Beobachtungen der Wissenschaftler .

FRB: Licht aus dem fernen Universum

In einer in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie fanden Forscher des Caltech und des Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) die Antwort. Sie nutzten schnelle Radioblitze (FRBs), kurze, aber intensive Energieausbrüche, um die fehlende Materie aufzuspüren.

„FRBs leuchten durch den Nebel des intergalaktischen Mediums, und indem wir die Geschwindigkeit der Lichtverlangsamung genau messen, können wir diesen Nebel wiegen, selbst wenn er zu schwach ist, um ihn zu sehen“, erklärt Liam Connor, außerordentlicher Professor in Harvard und Hauptautor der Studie.

Daten von rekordverdächtigen Explosionen

Dieses künstlerische Diagramm zeigt einige der 60 untersuchten FRBs – FRB 20221219A, FRB 20231220A und FRB 20240123A –, die verwendet wurden, um die Reise von Gas durch den intergalaktischen Raum zu verfolgen und das kosmische Netz zu kartieren. Bildnachweis: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Das Team analysierte 69 verschiedene FRBs in Entfernungen zwischen 11,74 Millionen und 9,1 Milliarden Lichtjahren. Bemerkenswert ist, dass der am weitesten entfernte FRB der Studie, FRB 20230521B, der am weitesten entfernte jemals registrierte FRB ist. 39 dieser FRBs wurden vom Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) am Owen Valley Radio Observatory des California Institute of Technology (Caltech) identifiziert, einem Netzwerk von Teleskopen, das speziell für die Erkennung und Ortung von FRBs entwickelt wurde. Die restlichen 30 FRBs stammen von anderen Teleskopen weltweit , vor allem vom Australian Square Kilometre Array Pathfinder.

Der Ansatz der Wissenschaftler ist vergleichbar mit dem Sehen des „Schattens“ der Materie. Professor Vikram Ravi vom Caltech verglich dies: „Es ist, als würden wir die Schatten aller Baryonen sehen, mit FRBs als Hintergrundbeleuchtung … Wenn man eine Person vor sich sieht, kann man viel über sie sagen. Aber wenn man nur ihren Schatten sieht, weiß man immer noch, dass sie da ist, und kann ihre Größe abschätzen.“

Neues Potenzial für die Kosmologie

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sich 76 Prozent der normalen Materie des Universums im intergalaktischen Raum befinden, 15 Prozent in galaktischen Halos und der Rest in Galaxien konzentriert ist. Diese Verteilung entspricht den Vorhersagen aus Simulationen, wurde jedoch erstmals durch tatsächliche Beobachtungen bestätigt.

Diese künstlerische Darstellung zeigt gewöhnliche Materie im dünnen, warmen Gas des intergalaktischen Mediums (IGM) – etwas, das Wissenschaftler bisher nur schwer direkt beobachten konnten. Verschiedene Lichtfarben bewegen sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch den Weltraum. Hier hat der Künstler Blau verwendet, um dichtere Bereiche des kosmischen Netzes hervorzuheben, während er für Vakuumbereiche zu rötlicherem Licht wechselt. Bildnachweis: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Die Entdeckung löst nicht nur ein großes Rätsel, sondern eröffnet auch eine neue Richtung für die Kosmologie. Daten von FRBs könnten Wissenschaftlern helfen, die Entwicklung von Galaxien besser zu verstehen und sogar die Masse subatomarer Teilchen, sogenannter Neutrinos, zu bestimmen – ein Schlüsselelement, um das Standardmodell der Teilchenphysik zu überwinden.

Laut Professor Ravi ist dies erst der Anfang. Das Radioteleskop DSA-2000 in der Wüste Nevadas soll in Zukunft bis zu 10.000 FRBs pro Jahr registrieren und uns so dabei helfen, die Geheimnisse des Universums noch tiefer zu entschlüsseln.

La Khe (Laut SciTechDaily)

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