Швидкий радіоспалах розкриває космічний скарб, прихований десятиліттями

DNVN - Протягом десятиліть вчені боролися з питанням: куди «зникла» більша частина видимої матерії у Всесвіті? Тепер, завдяки таємничим радіосигналам з глибокого космосу, астрономи мають відповідь.

Відсутня матерія: Велика головоломка Всесвіту

Наш Всесвіт складається з двох основних типів матерії: темної матерії та звичайної матерії. Темна матерія становить більшість, але вона невидима і може бути виявлена ​​лише завдяки її гравітаційному впливу. Натомість, звичайна матерія, яка включає атоми, планети та все інше, що ми можемо бачити, становить лише 16% усієї матерії.

Нове дослідження визначило «відсутню» матерію у Всесвіті, використовуючи швидкі радіоспалахи (ШСП) – короткі, яскраві радіосигнали від далеких галактик – як орієнтир. На цьому малюнку зображено яскравий ШСП, що подорожує крізь туман між галактиками, відомий як міжгалактичне середовище. Довші довжини хвиль, показані червоним кольором, уповільнені порівняно з коротшими, синішими довжинами хвиль, що дозволяє астрономам «зважити» зазвичай невидиму матерію. Фото: Мелісса Вайс/CfA

Згідно з космологічними моделями, більша частина цієї звичайної матерії не зосереджена в зірках чи планетах, а широко розсіяна в міжгалактичному просторі. Однак через свою надзвичайно низьку щільність близько половини цієї матерії вже давно «висихає» від спостережень вчених .

FRB: Світло з далекого Всесвіту

У дослідженні, опублікованому в журналі Nature Astronomy, дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту та Гарвардського та Смітсонівського центру астрофізики (CfA) знайшли відповідь. Вони використали швидкі радіоспалахи (ШСП) – короткі, але інтенсивні спалахи енергії, щоб виявити відсутню матерію.

«FRB-захист просвічує крізь туман міжгалактичного середовища, і, точно вимірюючи швидкість сповільненого світла, ми можемо зважити цей туман, навіть якщо він занадто слабкий, щоб його побачити», – пояснює Ліам Коннор, доцент Гарвардського університету та провідний автор дослідження.

Дані рекордних вибухів

На діаграмі цього художника зображено деякі з 60 FRB у дослідженні — FRB 20221219A, FRB 20231220A та FRB 20240123A — які використовуються для відстеження подорожі газу через міжгалактичний простір та картографування космічної мережі. Авторство: Джек Медден/CfA, IllustrisTNG Simulations

Команда проаналізувала 69 різних FRB, відстань між якими коли-небудь варіювалася від 11,74 мільйона до 9,1 мільярда світлових років. Примітно, що найвіддаленіший FRB у дослідженні, який отримав назву FRB 20230521B, є найвіддаленішим FRB з усіх коли-небудь зареєстрованих. З них 39 були ідентифіковані за допомогою Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) в радіообсерваторії Оуен-Веллі Каліфорнійського технологічного інституту, мережі телескопів, спеціально розроблених для виявлення та локалізації FRB. Решта 30 FRB надійшли з інших телескопів по всьому світу , головним чином з австралійського Square Kilometer Array Pathfinder.

Підхід вчених схожий на спостереження за «тінню» матерії. Професор Вікрам Раві з Каліфорнійського технологічного інституту порівняв це: «Це ніби ми бачимо тіні всіх баріонів, з FRB як підсвічуванням... Якщо ви бачите людину перед собою, ви можете багато про неї сказати. Але якщо ви просто бачите її тінь, ви все одно знаєте, що вона там, і можете оцінити її розмір».

Новий потенціал космології

Результати дослідження показують, що 76% нормальної матерії Всесвіту розташовано в міжгалактичному просторі, 15% — у галактичних гало, а решта зосереджена в галактиках. Такий розподіл відповідає прогнозам симуляцій, але це перший випадок, коли він був підтверджений реальними спостереженнями.

Концепція цього художника зображує звичайну матерію в тонкому, теплому газі, що утворює міжгалактичне середовище (IGM) — те, що вчені досі не могли безпосередньо спостерігати. Різні кольори світла поширюються з різною швидкістю в просторі. Тут художник використав синій колір, щоб виділити щільніші області космічної павутини, переходячи до червонішого світла для областей вакууму. Авторство: Джек Медден, IllustrisTNG, Ральф Конецька, Ліам Коннор/CfA

Це відкриття не лише розгадує головну таємницю, але й відкриває новий напрямок для космології. Дані, отримані з FRB, можуть допомогти вченим краще зрозуміти еволюцію галактик і навіть визначити масу субатомних частинок, які називаються нейтрино – ключового елемента у виході за рамки Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

За словами професора Раві, це лише початок. У майбутньому радіотелескоп DSA-2000 у пустелі Невада, який, як очікується, виявлятиме до 10 000 FRB на рік, обіцяє заглибити нас у розшифровку таємниць Всесвіту.

Ла Кхе (за даними SciTechDaily)

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