Rask radiobølge avslører kosmisk skatt skjult i flere tiår

DNVN – I flere tiår har forskere slitt med spørsmålet: Hvor har mesteparten av den synlige materien i universet «forsvunnet»? Nå, takket være mystiske radiosignaler fra verdensrommet, har astronomene svaret.

Manglende materie: Universets store gåte

Universet vårt består av to hovedtyper materie: mørk materie og vanlig materie. Mørk materie utgjør majoriteten, men er usynlig og kan bare oppdages gjennom sin gravitasjonspåvirkning. I motsetning til dette utgjør vanlig materie, som inkluderer atomer, planeter og alt annet vi kan se, bare 16 % av all materie.

En ny studie har identifisert den «manglende» materien i universet ved hjelp av raske radioutbrudd (FRB-er) – korte, sterke radiosignaler fra fjerne galakser – som en veiledning. Denne kunstnerens gjengivelse viser en lyssterk FRB som beveger seg gjennom tåken mellom galakser, kjent som det intergalaktiske mediet. Lengre bølgelengder, vist i rødt, er bremset sammenlignet med kortere, blåere bølgelengder, slik at astronomer kan «veie» den normalt usynlige materien. Foto: Melissa Weiss/CfA

I følge kosmologiske modeller er mesteparten av denne vanlige materien ikke konsentrert i stjerner eller planeter, men vidt spredt i det intergalaktiske rommet. På grunn av den ekstremt lave tettheten har imidlertid omtrent halvparten av denne materien lenge «unngått» forskernes observasjoner.

FRB: Lys fra det fjerne universet

I en studie publisert i tidsskriftet Nature Astronomy fant forskere fra Caltech og Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) svaret. De brukte raske radioutbrudd (FRB-er), korte, men intense energiutbrudd, for å oppdage den manglende materien.

«FRB-er skinner gjennom tåken i det intergalaktiske mediet, og ved å måle lysets hastighet presist når den bremses ned, kan vi veie tåken, selv om den er for svak til å se», forklarer Liam Connor, førsteamanuensis ved Harvard og hovedforfatter av studien.

Data fra rekordbrytende eksplosjoner

Dette kunstnerens diagram viser noen av de 60 FRB-ene i studien – FRB 20221219A, FRB 20231220A og FRB 20240123A – som brukes til å spore gassens reise gjennom det intergalaktiske rommet og kartlegge det kosmiske nettet. Foto: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Teamet analyserte 69 forskjellige FRB-er, med avstander fra 11,74 millioner til 9,1 milliarder lysår. Det er verdt å merke seg at den fjerneste FRB-en i studien, kalt FRB 20230521B, er den fjerneste FRB-en som noen gang er registrert. Av disse ble 39 identifisert av Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) ved Caltechs Owen Valley Radio Observatory, et nettverk av teleskoper spesielt utviklet for å oppdage og lokalisere FRB-er. De resterende 30 FRB-ene kom fra andre teleskoper rundt om i verden , først og fremst Australian Square Kilometre Array Pathfinder.

Forskernes tilnærming er som å se «skyggen» av materie. Professor Vikram Ravi fra Caltech sammenlignet det slik: «Det er som om vi ser skyggene til alle baryonene, med FRB-er som bakgrunnsbelysning ... Hvis du ser en person foran deg, kan du si mye om dem. Men hvis du bare ser skyggen deres, vet du fortsatt at de er der, og du kan anslå størrelsen deres.»

Nytt potensial for kosmologi

Studieresultatene viser at 76 % av universets normale materie befinner seg i det intergalaktiske rommet, 15 % befinner seg i galaktiske haloer, og resten er konsentrert i galakser. Denne fordelingen samsvarer med forutsigelser fra simuleringer, men dette er første gang den er bekreftet av faktiske observasjoner.

Denne kunstnerens konsept skildrer vanlig materie i den tynne, varme gassen som utgjør det intergalaktiske mediet (IGM) – noe forskere har hatt problemer med å observere direkte frem til nå. Ulike farger av lys beveger seg med ulik hastighet gjennom rommet. Her har kunstneren brukt blått for å fremheve tettere områder av det kosmiske nettet, og skiftet til rødere lys for områder med vakuum. Foto: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Oppdagelsen løser ikke bare et stort mysterium, men åpner også en ny retning for kosmologien. Data fra FRB-er kan hjelpe forskere med å bedre forstå utviklingen av galakser og til og med bestemme massen til subatomære partikler kalt nøytrinoer – et nøkkelelement for å bevege seg utover standardmodellen for partikkelfysikk.

Ifølge professor Ravi er dette bare begynnelsen. I fremtiden lover DSA-2000-radioteleskopet i Nevada-ørkenen, som forventes å oppdage opptil 10 000 FRB-er per år, å ta oss dypere inn i å tyde universets hemmeligheter.

La Khe (ifølge SciTechDaily)

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