Пропавшая материя: великая загадка Вселенной
Наша Вселенная состоит из двух основных типов материи: тёмной материи и обычной материи. Тёмная материя составляет большую часть, но она невидима и может быть обнаружена только благодаря её гравитационному воздействию. В отличие от неё, обычная материя, включающая атомы, планеты и всё остальное, что мы видим, составляет всего 16% всей материи.
Новое исследование позволило точно определить «пропавшую» материю во Вселенной, используя в качестве ориентира быстрые радиовсплески (FRB) — короткие, яркие радиосигналы из далёких галактик. На этой иллюстрации художник изображает яркий FRB, движущийся сквозь туман между галактиками, известный как межгалактическая среда. Более длинные волны, показанные красным цветом, замедляются по сравнению с более короткими, синими, что позволяет астрономам «взвешивать» обычно невидимую материю. Фото: Мелисса Вайс/CfA
Согласно космологическим моделям, большая часть этой обычной материи не сосредоточена в звёздах или планетах, а широко рассеяна в межгалактическом пространстве. Однако из-за её чрезвычайно низкой плотности около половины этой материи долгое время «ускользало» от наблюдений учёных .
FRB: Свет из далекой вселенной
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, исследователи из Калифорнийского технологического института и Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) нашли ответ. Для обнаружения исчезнувшей материи они использовали быстрые радиовсплески (FRB) – короткие, но чрезвычайно мощные всплески энергии.
«Быстрые радиовсплески просвечивают сквозь туман межгалактической среды, и, точно измеряя скорость замедления света, мы можем взвесить этот туман, даже если он слишком слаб, чтобы его увидеть», — объясняет Лиам Коннор, доцент Гарвардского университета и ведущий автор исследования.
Данные рекордных взрывов
На этой иллюстрации художника изображены некоторые из 60 быстрых радиовсплесков (FRB) из исследования — FRB 20221219A, FRB 20231220A и FRB 20240123A, — которые использовались для отслеживания перемещения газа в межгалактическом пространстве и составления карты космической паутины. Источник: Джек Мэдден/CfA, IllustrisTNG Simulations
Группа проанализировала 69 различных FRB, расположенных на расстоянии от 11,74 миллионов до 9,1 миллиардов световых лет. Примечательно, что самый дальний FRB в исследовании, получивший обозначение FRB 20230521B, является самым дальним из когда-либо зарегистрированных FRB. 39 из них были идентифицированы телескопом Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) в радиообсерватории Оуэн-Вэлли Калифорнийского технологического института, сетью телескопов, специально разработанных для обнаружения и определения местоположения FRB. Остальные 30 FRB были получены с других телескопов по всему миру , в первую очередь с австралийского телескопа-путехода Square Kilometre Array Pathfinder.
Подход учёных подобен наблюдению за «тенью» материи. Профессор Викрам Рави из Калифорнийского технологического института сравнил это: «Мы словно видим тени всех барионов, а быстрые радиовсплески служат фоновой подсветкой... Если вы видите перед собой человека, вы можете многое о нём сказать. Но даже если вы видите только его тень, вы всё равно знаете, что он там, и можете оценить его размер».
Новый потенциал космологии
Результаты исследования показывают, что 76% обычной материи Вселенной находится в межгалактическом пространстве, 15% — в галактических гало, а остальная часть сосредоточена в галактиках. Это распределение соответствует прогнозам моделирования, но впервые подтверждено реальными наблюдениями.
Эта концепция художника изображает обычную материю в разреженном теплом газе, составляющем межгалактическую среду (МГС), которую учёные до сих пор не могли наблюдать напрямую. Свет разных цветов распространяется в пространстве с разной скоростью. Здесь художник использовал синий цвет для выделения более плотных областей космической паутины, переходя к более красному свету для областей вакуума. Автор: Джек Мэдден, IllustrisTNG, Ральф Кониецка, Лиам Коннор/CfA
Это открытие не только раскрывает важную тайну, но и открывает новое направление в космологии. Данные FRB могут помочь учёным лучше понять эволюцию галактик и даже определить массу субатомных частиц, называемых нейтрино, — ключевого элемента для выхода за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц.
По словам профессора Рави, это только начало. В будущем радиотелескоп DSA-2000 в пустыне Невада, который, как ожидается, будет регистрировать до 10 000 быстрых радиовсплесков в год, обещает помочь нам глубже раскрыть тайны Вселенной.
Source: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/vu-no-vo-tuyen-nhanh-he-lo-kho-bau-vu-tru-bi-che-giau-suot-nhieu-thap-ky/20250817083747028
Комментарий (0)