חומר חסר: החידה הגדולה של היקום
היקום שלנו מורכב משני סוגים עיקריים של חומר: חומר אפל וחומר רגיל. חומר אפל מהווה את הרוב, אך הוא בלתי נראה וניתן לגילוי רק באמצעות השפעתו הכבידתית. לעומת זאת, חומר רגיל, הכולל אטומים, כוכבי לכת וכל דבר אחר שאנו יכולים לראות, מהווה רק 16% מכלל החומר.
מחקר חדש איתר את החומר ה"חסר" ביקום באמצעות התפרצויות רדיו מהירות (FRBs) - אותות רדיו קצרים ובהירים מגלקסיות רחוקות - כמדריך. איור זה של אמן מתאר FRB בהיר הנע דרך הערפל בין הגלקסיות, המכונה התווך הבין-גלקטי. אורכי גל ארוכים יותר, המוצגים באדום, מואטים בהשוואה לאורכי גל קצרים וכחולים יותר, מה שמאפשר לאסטרונומים "לשקול" את החומר שבדרך כלל בלתי נראה. קרדיט: מליסה וייס/CfA
על פי מודלים קוסמולוגיים, רוב החומר הרגיל הזה אינו מרוכז בכוכבים או כוכבי לכת, אלא מפוזר באופן נרחב בחלל הבין-גלקטי. עם זאת, בשל צפיפותו הנמוכה ביותר, כמחצית מהחומר הזה "חמק" זה מכבר מתצפיותיהם של מדענים .
FRB: אור מהיקום הרחוק
במחקר שפורסם בכתב העת Nature Astronomy, חוקרים מקלטק וממרכז הרווארד והסמית'סוניאן לאסטרופיזיקה (CfA) מצאו את התשובה. הם השתמשו בהתפרצויות רדיו מהירות (FRB), התפרצויות אנרגיה קצרות אך עזות, כדי לזהות את החומר החסר.
"כדורי FRB זורחים מבעד לערפל של התווך הבין-גלקטי, ועל ידי מדידה מדויקת של מהירות האור המואטת, אנו יכולים לשקול את הערפל הזה, גם אם הוא חלש מדי מכדי לראות", מסביר ליאם קונור, פרופסור חבר בהרווארד והמחבר הראשי של המחקר.
נתונים מפיצוצים שוברי שיאים
תרשים זה של האמן מתאר חלק מ-60 ה-FRBs במחקר - FRB 20221219A, FRB 20231220A ו-FRB 20240123A - המשמשים למעקב אחר מסע הגז דרך החלל הבין-גלקטי ולמיפוי הרשת הקוסמית. קרדיט: ג'ק מאדן/CfA, IllustrisTNG Simulations
הצוות ניתח 69 טלסקופים שונים של גלקסיות מרובעות (FRBs), במרחקים שנעו בין 11.74 מיליון ל-9.1 מיליארד שנות אור. ראוי לציין כי ה-FRB הרחוק ביותר במחקר, שכונה FRB 20230521B, הוא ה-FRB הרחוק ביותר שתועד אי פעם. מבין אלה, 39 זוהו על ידי ה-Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) במצפה הרדיו אוון ואלי של קאלטק, רשת של טלסקופים שתוכננה במיוחד לגילוי ולאיתור FRBs. 30 ה-FRBs הנותרים הגיעו מטלסקופים אחרים ברחבי העולם , בעיקר ה-Australian Square Kilometre Array Pathfinder.
גישת המדענים היא כמו ראיית "צל" של חומר. פרופסור ויקראם ראווי מקלטק השווה: "זה כאילו אנחנו רואים את הצללים של כל הבאריונים, עם FRBs כאור אחורי... אם אתה רואה אדם מולך, אתה יכול לדעת עליו הרבה. אבל אם אתה רק רואה את הצל שלו, אתה עדיין יודע שהוא שם ואתה יכול להעריך את גודלו."
פוטנציאל חדש לקוסמולוגיה
תוצאות המחקר מראות כי 76% מהחומר הרגיל של היקום ממוקם במרחב הבין-גלקטי, 15% נמצא בהילות גלקטיות, והשאר מרוכז בגלקסיות. התפלגות זו תואמת תחזיות מסימולציות, אך זו הפעם הראשונה שהיא אושרה על ידי תצפיות ממשיות.
הקונספט של האמן מתאר חומר רגיל בגז הדק והחם המרכיב את התווך הבין-גלקטי (IGM) - דבר שמדענים התקשו לצפות בו ישירות עד כה. צבעי אור שונים נעים במהירויות שונות בחלל. כאן, האמן השתמש בכחול כדי להדגיש אזורים צפופים יותר של הרשת הקוסמית, ועבר לאור אדום יותר עבור אזורים של ואקום. קרדיט: ג'ק מאדן, IllustrisTNG, ראלף קונייצקה, ליאם קונור/CfA
התגלית לא רק פותרת תעלומה גדולה, אלא גם פותחת כיוון חדש לקוסמולוגיה. נתונים מ-FRBs יכולים לעזור למדענים להבין טוב יותר את התפתחות הגלקסיות ואף לקבוע את המסה של חלקיקים תת-אטומיים הנקראים נייטרינים - מרכיב מפתח במעבר מעבר למודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים.
לדברי פרופסור ראווי, זוהי רק ההתחלה. בעתיד, טלסקופ הרדיו DSA-2000 במדבר נבדה, שצפוי לזהות עד 10,000 כוכבי גל FRB בשנה, מבטיח להעמיק את פענוח סודות היקום.
מקור: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/vu-no-vo-tuyen-nhanh-he-lo-kho-bau-vu-tru-bi-che-giau-suot-nhieu-thap-ky/20250817083747028
תגובה (0)