Snabb radioutbrott avslöjar kosmisk skatt gömd i årtionden

DNVN - I årtionden har forskare brottats med frågan: Var har det mesta av den synliga materian i universum "försvunnit"? Nu, tack vare mystiska radiosignaler från rymden, har astronomer svaret.

Saknad materia: Universums stora pussel

Vårt universum består av två huvudtyper av materia: mörk materia och vanlig materia. Mörk materia utgör majoriteten, men är osynlig och kan bara upptäckas genom sin gravitationella inverkan. Däremot utgör vanlig materia, som inkluderar atomer, planeter och allt annat vi kan se, bara 16 % av all materia.

En ny studie har identifierat den "saknade" materian i universum med hjälp av snabba radioutbrott (FRB) – korta, ljusa radiosignaler från avlägsna galaxer – som vägledning. Denna konstnärs återgivning avbildar en ljus FRB som färdas genom dimman mellan galaxer, känd som det intergalaktiska mediet. Längre våglängder, visade i rött, är långsammare jämfört med kortare, blåare våglängder, vilket gör det möjligt för astronomer att "väga" den normalt osynliga materian. Bild: Melissa Weiss/CfA

Enligt kosmologiska modeller är det mesta av denna vanliga materia inte koncentrerad i stjärnor eller planeter, utan är vitt spridd i det intergalaktiska rymden. Men på grund av dess extremt låga densitet har ungefär hälften av denna materia länge "undvikit" forskares observationer.

FRB: Ljus från det avlägsna universumet

I en studie publicerad i tidskriften Nature Astronomy fann forskare från Caltech och Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) svaret. De använde snabba radioutbrott (FRB), korta men intensiva energiutbrott, för att upptäcka den saknade materian.

"FRB lyser genom dimman i det intergalaktiska mediet, och genom att exakt mäta ljusets hastighet när den saktas ner kan vi väga dimman, även om den är för svag för att se", förklarar Liam Connor, docent vid Harvard och huvudförfattare till studien.

Data från rekordbrytande explosioner

Detta diagram visar några av de 60 FRB:erna i studien – FRB 20221219A, FRB 20231220A och FRB 20240123A – som används för att spåra gasens färd genom det intergalaktiska rymden och kartlägga den kosmiska väven. Bildkälla: Jack Madden/CfA, IllustrisTNG Simulations

Teamet analyserade 69 olika FRB:er, med ett avstånd mellan 11,74 miljoner och 9,1 miljarder ljusår. Det är värt att notera att den mest avlägsna FRB:n i studien, kallad FRB 20230521B, är den mest avlägsna FRB:n som någonsin registrerats. Av dessa identifierades 39 av Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) vid Caltechs Owen Valley Radio Observatory, ett nätverk av teleskop som är specifikt utformade för att upptäcka och lokalisera FRB:er. De återstående 30 FRB:erna kom från andra teleskop runt om i världen , främst Australian Square Kilometre Array Pathfinder.

Forskarnas tillvägagångssätt är som att se materians "skugga". Professor Vikram Ravi från Caltech liknade det: "Det är som att vi ser skuggorna av alla baryoner, med FRB som bakgrundsbelysning... Om du ser en person framför dig kan du säga mycket om dem. Men om du bara ser deras skugga vet du fortfarande att de är där och du kan uppskatta deras storlek."

Ny potential för kosmologi

Studieresultaten visar att 76 % av universums normala materia finns i det intergalaktiska rymden, 15 % finns i galaktiska halos och resten är koncentrerad i galaxer. Denna fördelning stämmer överens med förutsägelser från simuleringar, men det här är första gången den har bekräftats genom faktiska observationer.

Konstnärens koncept avbildar vanlig materia i den tunna, varma gas som utgör det intergalaktiska mediet (IGM) – något som forskare hittills haft svårt att observera direkt. Olika ljusfärger färdas med olika hastigheter genom rymden. Här har konstnären använt blått för att markera tätare områden av den kosmiska väven och övergått till rödare ljus för områden med vakuum. Bildkälla: Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA

Upptäckten löser inte bara ett stort mysterium, utan öppnar också upp en ny riktning för kosmologin. Data från FRB:er skulle kunna hjälpa forskare att bättre förstå galaxernas utveckling och till och med bestämma massan av subatomära partiklar som kallas neutriner – en nyckelfaktor för att gå bortom standardmodellen för partikelfysik.

Enligt professor Ravi är detta bara början. I framtiden lovar radioteleskopet DSA-2000 i Nevadaöknen, som förväntas upptäcka upp till 10 000 FRB:er per år, att fördjupa oss i att dechiffrera universums hemligheter.

La Khe (enligt SciTechDaily)

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