Schneller Radioblitz enthüllt jahrzehntelang verborgenen kosmischen Schatz

DNVN – Jahrzehntelang rätselten Wissenschaftler: Wo ist der größte Teil der sichtbaren Materie im Universum „verschwunden“? Dank mysteriöser Radiosignale aus dem Weltraum 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 größten Teil aus, ist aber unsichtbar und kann nur durch ihre Gravitationskraft nachgewiesen werden. Normale Materie hingegen, zu der Atome, Planeten und alles andere Sichtbare gehören, macht nur 16 % der gesamten Materie aus.

Eine neue Studie hat mithilfe von schnellen Radioblitzen (FRBs) – kurzen, hellen Radiosignalen ferner Galaxien – die „fehlende“ Materie im Universum lokalisiert. Diese Künstlerdarstellung zeigt einen hellen FRB, der sich durch den Nebel zwischen den Galaxien, das sogenannte intergalaktische Medium, ausbreitet. Längere Wellenlängen, rot dargestellt, sind im Vergleich zu kürzeren, bläulichen Wellenlängen verlangsamt, wodurch Astronomen die normalerweise unsichtbare Materie „wiegen“ können. Bildnachweis: Melissa Weiss/CfA

Kosmologischen Modellen zufolge ist der größte Teil dieser gewöhnlichen Materie nicht in Sternen oder Planeten konzentriert, sondern weit im intergalaktischen Raum verteilt. Aufgrund ihrer extrem geringen Dichte entging jedoch etwa die Hälfte dieser Materie lange Zeit den Beobachtungen von Wissenschaftlern .

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 nachzuweisen.

„FRBs scheinen durch den Nebel des intergalaktischen Mediums hindurch, und indem wir die verlangsamte Lichtgeschwindigkeit genau messen, können wir diesen Nebel wiegen, selbst wenn er zu schwach ist, um ihn zu sehen“, erklärt Liam Connor, außerordentlicher Professor an der Harvard University und Hauptautor der Studie.

Daten von rekordverdächtigen Explosionen

Diese Künstlerdarstellung zeigt einige der 60 FRBs der Studie – 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 mit Entfernungen zwischen 11,74 Millionen und 9,1 Milliarden Lichtjahren. Besonders bemerkenswert ist, dass der entfernteste FRB der Studie, FRB 20230521B, der entfernteste jemals registrierte FRB ist. 39 dieser FRBs wurden vom Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) am Owen Valley Radio Observatory des Caltech identifiziert, einem Netzwerk von Teleskopen, das speziell für die Detektion und Lokalisierung von FRBs entwickelt wurde. Die übrigen 30 FRBs stammen von anderen Teleskopen weltweit , hauptsächlich vom Australian Square Kilometre Array Pathfinder.

Der Ansatz der Wissenschaftler ist vergleichbar mit dem Betrachten des „Schattens“ von Materie. Professor Vikram Ravi vom Caltech erklärte: „Es ist, als sähen wir die Schatten aller Baryonen, mit FRBs als Hintergrundbeleuchtung … Wenn man eine Person vor sich sieht, kann man viel über sie erfahren. Aber wenn man nur ihren Schatten sieht, weiß man trotzdem, dass sie da ist und kann ihre Größe abschätzen.“

Neues Potenzial für die Kosmologie

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

Diese Künstlerdarstellung veranschaulicht gewöhnliche Materie im dünnen, warmen Gas des intergalaktischen Mediums (IGM) – etwas, das Wissenschaftler bisher nur schwer direkt beobachten konnten. Licht unterschiedlicher Farben breitet sich im Raum mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus. Der Künstler verwendet hier Blau, um dichtere Bereiche des kosmischen Netzes hervorzuheben, und wechselt zu rötlicherem Licht für Vakuumregionen. 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 über das Standardmodell der Teilchenphysik hinauszugehen.

Laut Professor Ravi ist dies erst der Anfang. Das Radioteleskop DSA-2000 in der Wüste Nevadas, das voraussichtlich bis zu 10.000 FRBs pro Jahr detektieren wird, verspricht, uns in Zukunft noch tiefer in die Geheimnisse des Universums einzuführen.

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