Snelle radioflits onthult kosmische schat die tientallen jaren verborgen was

DNVN - Wetenschappers worstelen al tientallen jaren met de vraag: waar is de meeste zichtbare materie in het heelal "verdwenen"? Dankzij mysterieuze radiosignalen uit de diepe ruimte hebben astronomen nu het antwoord.

Ontbrekende materie: de grote puzzel van het universum

Ons universum bestaat uit twee hoofdsoorten materie: donkere materie en gewone materie. Donkere materie vormt de meerderheid, maar is onzichtbaar en kan alleen worden waargenomen door de zwaartekracht. Gewone materie daarentegen, waaronder atomen, planeten en alles wat we verder kunnen zien, maakt slechts 16% van alle materie uit.

Een nieuwe studie heeft de "ontbrekende" materie in het heelal gelokaliseerd met behulp van snelle radioflitsen (FRB's) – korte, heldere radiosignalen van verre sterrenstelsels – als leidraad. Deze artist impression toont een heldere FRB die door de mist tussen sterrenstelsels reist, ook wel bekend als het intergalactische medium. Langere golflengten, weergegeven in rood, zijn vertraagd ten opzichte van kortere, blauwere golflengten, waardoor astronomen de normaal gesproken onzichtbare materie kunnen "wegen". Bron: Melissa Weiss/CfA

Volgens kosmologische modellen is het grootste deel van deze gewone materie niet geconcentreerd in sterren of planeten, maar wijd verspreid in de intergalactische ruimte. Door de extreem lage dichtheid is echter ongeveer de helft van deze materie lange tijd aan de waarnemingen van wetenschappers ontsnapt.

FRB: Licht uit het verre heelal

In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy vonden onderzoekers van Caltech en het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) het antwoord. Ze gebruikten snelle radioflitsen (FRB's), korte maar intense energie-uitbarstingen, om de ontbrekende materie te detecteren.

"FRB's schijnen door de mist van het intergalactische medium, en door de snelheid van het vertraagde licht nauwkeurig te meten, kunnen we die mist wegen, zelfs als deze te zwak is om te zien", legt Liam Connor uit, universitair hoofddocent aan Harvard en hoofdauteur van de studie.

Gegevens van recordbrekende explosies

Dit diagram toont enkele van de 60 FRB's in de studie – FRB 20221219A, FRB 20231220A en FRB 20240123A – die worden gebruikt om de reis van gas door de intergalactische ruimte te volgen en het kosmische web in kaart te brengen. Credit: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Het team analyseerde 69 verschillende FRB's, variërend in afstand van 11,74 miljoen tot 9,1 miljard lichtjaar. Opvallend is dat de verste FRB in de studie, FRB 20230521B, de verste FRB ooit is. Hiervan werden er 39 geïdentificeerd door de Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) van Caltech's Owen Valley Radio Observatory, een netwerk van telescopen dat specifiek is ontworpen om FRB's te detecteren en te lokaliseren. De overige 30 FRB's waren afkomstig van andere telescopen over de hele wereld , voornamelijk de Australian Square Kilometre Array Pathfinder.

De aanpak van de wetenschappers is als het zien van de "schaduw" van materie. Professor Vikram Ravi van Caltech vergeleek het met: "Het is alsof we de schaduwen van alle baryonen zien, met FRB's als tegenlicht... Als je iemand voor je ziet, kun je veel over hem of haar vertellen. Maar als je alleen de schaduw ziet, weet je nog steeds dat hij of zij er is en kun je zijn of haar grootte inschatten."

Nieuw potentieel voor kosmologie

De onderzoeksresultaten tonen aan dat 76% van de normale materie in het heelal zich in de intergalactische ruimte bevindt, 15% in galactische halo's en de rest geconcentreerd in sterrenstelsels. Deze verdeling komt overeen met voorspellingen uit simulaties, maar dit is de eerste keer dat dit door daadwerkelijke waarnemingen is bevestigd.

Deze artistieke impressie toont gewone materie in het ijle, warme gas waaruit het intergalactische medium (IGM) bestaat – iets wat wetenschappers tot nu toe moeilijk direct konden waarnemen. Verschillende kleuren licht reizen met verschillende snelheden door de ruimte. Hier heeft de kunstenaar blauw gebruikt om dichtere gebieden van het kosmische web te benadrukken, en overschakelend naar roder licht voor gebieden met vacuüm. Credit: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

De ontdekking lost niet alleen een groot mysterie op, maar opent ook een nieuwe richting voor de kosmologie. Gegevens van FRB's zouden wetenschappers kunnen helpen de evolutie van sterrenstelsels beter te begrijpen en zelfs de massa te bepalen van subatomaire deeltjes, neutrino's genaamd – een sleutelelement om verder te komen dan het Standaardmodel van de deeltjesfysica.

Volgens professor Ravi is dit nog maar het begin. In de toekomst belooft de DSA-2000 radiotelescoop in de woestijn van Nevada, die naar verwachting tot 10.000 FRB's per jaar zal detecteren, ons dieper te helpen bij het ontcijferen van de geheimen van het heelal.

La Khe (volgens SciTechDaily)

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