Hiányzó anyag: Az univerzum nagy rejtélye
A világegyetemünket két fő anyagtípus alkotja: sötét anyag és szabályos anyag. A sötét anyag teszi ki a többséget, de láthatatlan, és csak a gravitációs hatása révén érzékelhető. Ezzel szemben a szabályos anyag, amely magában foglalja az atomokat, bolygókat és mindent, amit láthatunk, az összes anyagnak mindössze 16%-át teszi ki.
Egy új tanulmány gyors rádiókitörések (FRB-k) – távoli galaxisokból érkező rövid, fényes rádiójelek – segítségével meghatározta az univerzum „hiányzó” anyagának helyét. A művész látványterve egy fényes FRB-t ábrázol, amely a galaxisok közötti ködben, az intergalaktikus közegben halad át. A hosszabb hullámhosszak, amelyeket pirossal jelöltünk, lelassulnak a rövidebb, kékebb hullámhosszakhoz képest, lehetővé téve a csillagászok számára, hogy „mérlegeljék” a normális esetben láthatatlan anyagot. Fotó: Melissa Weiss/CfA
A kozmológiai modellek szerint ennek a közönséges anyagnak a nagy része nem csillagokban vagy bolygókban koncentrálódik, hanem széles körben szétszórva van az intergalaktikus térben. Rendkívül alacsony sűrűsége miatt azonban ennek az anyagnak körülbelül a fele régóta „elkerülte” a tudósok megfigyeléseit.
FRB: Fény a távoli univerzumból
A Nature Astronomy folyóiratban megjelent tanulmányban a Caltech és a Harvard & Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA) kutatói megtalálták a választ. Gyors rádiókitöréseket (FRB-ket), rövid, de intenzív energiakitöréseket használtak a hiányzó anyag kimutatására.
„Az első sugárrobbanások átvilágítanak az intergalaktikus közeg ködén, és a lelassuló fénysebesség pontos mérésével súlyozni tudjuk ezt a ködöt, még akkor is, ha túl halvány ahhoz, hogy lássuk” – magyarázza Liam Connor, a Harvard docense és a tanulmány vezető szerzője.
Rekordméretű robbanások adatai
Ez a művészi ábra a tanulmányban szereplő 60 gyors kitörés – az FRB 20221219A, az FRB 20231220A és az FRB 20240123A – közül néhányat ábrázol, amelyeket a gáz intergalaktikus térben történő útjának nyomon követésére és a kozmikus háló feltérképezésére használnak. Fotó: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations
A csapat 69 különböző gyorssugárzást elemzett, amelyek távolsága 11,74 millió és 9,1 milliárd fényév között mozgott. Figyelemre méltó, hogy a tanulmányban szereplő legtávolabbi gyorssugárzás, az FRB 20230521B, a valaha feljegyzett legtávolabbi gyorssugárzás. Ezek közül 39-et a Caltech Owen Valley Rádióobszervatóriumának Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) űrteleszkópja azonosított, amely kifejezetten az FRB-k észlelésére és lokalizálására tervezett távcsőhálózat. A fennmaradó 30 gyorssugárzás a világ más teleszkópjaiból, elsősorban az Australian Square Kilometer Array Pathfinderből származott.
A tudósok megközelítése olyan, mintha az anyag „árnyékát” látnánk. Vikram Ravi professzor a Caltech-től így hasonlította össze: „Olyan, mintha az összes barion árnyékát látnánk, a gyors sugárrobbanások pedig háttérvilágításként szolgálnak... Ha látsz egy embert magad előtt, sokat elárulhatsz róla. De ha csak az árnyékát látod, akkor is tudod, hogy ott vannak, és meg tudod becsülni a méretüket.”
Új lehetőségek a kozmológiában
A tanulmány eredményei azt mutatják, hogy az univerzum normál anyagának 76%-a az intergalaktikus térben, 15%-a galaktikus halókban, a többi pedig galaxisokban koncentrálódik. Ez az eloszlás megegyezik a szimulációkból származó előrejelzésekkel, de ez az első alkalom, hogy tényleges megfigyelések is megerősítették.
Ez a művész koncepciója a közönséges anyagot ábrázolja a vékony, meleg gázban, amely az intergalaktikus közeget (IGM) alkotja – amit a tudósoknak eddig nehézségeik voltak közvetlenül megfigyelni. A különböző színű fény különböző sebességgel terjed a térben. Itt a művész kékkel emelte ki a kozmikus háló sűrűbb régióit, a vákuum régióit pedig vörösebb fényre váltva. Fotó: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA
A felfedezés nemcsak egy nagy rejtélyt old meg, hanem új irányt is nyit a kozmológia számára. Az FRB-kből származó adatok segíthetnek a tudósoknak jobban megérteni a galaxisok evolúcióját, sőt meghatározhatják a neutrínóknak nevezett szubatomi részecskék tömegét is – ami kulcsfontosságú a részecskefizika standard modelljén való túllépésben.
Ravi professzor szerint ez csak a kezdet. A jövőben a nevadai sivatagban található DSA-2000 rádióteleszkóp, amely várhatóan évente akár 10 000 gyors sugárzást is képes észlelni, ígéretet tesz arra, hogy mélyebbre visz minket az univerzum titkai megfejtésében.
Forrás: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/vu-no-vo-tuyen-nhanh-he-lo-kho-bau-vu-tru-bi-che-giau-suot-nhieu-thap-ky/20250817083747028
Hozzászólás (0)