Астрономам впервые удалось обнаружить во Вселенной ранее невидимую материю, которая долго считалась исчезнувшей. Они использовали загадочные быстрые радиовспышки (FRB) как своеобразные прожекторы, "просвечивающие" космос, помогая взвесить межгалактический туман и тем самым подтвердить теоретические прогнозы о распределении материи во Вселенной. Об этом пишет УНН со ссылкой на Space.
На протяжении десятилетий ученые не могли найти почти половину обычной материи, которая теоретически должна существовать во Вселенной. Речь идет не о темной материи, которая остается одной из самых больших загадок современной физики, а об обычной, барионной то есть той, из которой состоят звезды, планеты, люди и все вокруг. Наконец исследователям удалось проследить, где именно прячется это отсутствующее вещество и помогли в этом космические сигналы, известные как быстрые радиовспышки (FRB).
Что такое FRB и как они помогли
Быстрые радиовспышки - это чрезвычайно мощные импульсы радиоволн, которые длятся всего несколько миллисекунд, но успевают излучить столько же энергии, сколько Солнце за десятки лет. Их происхождение остается загадкой - большинство из них возникают только раз, без повторения, что затрудняет исследования.
Впрочем, одно было известно наверняка: FRB путешествуют через межгалактическое пространство, и на своем пути взаимодействуют с материей, которую нельзя увидеть в телескоп. Именно это взаимодействие - замедление и рассеяние сигнала - позволяет ученым вычислить количество вещества, которое радиоволны проходят.
Быстрые радиовспышки просвечивают сквозь туман межгалактической среды, и, точно измеряя, как свет замедляется, мы можем взвесить этот туман, даже когда он слишком слабый, чтобы его увидеть
Как проходил эксперимент
Для своей работы команда использовала 69 быстрых радиовспышек, зафиксированных на расстояниях от 11,7 миллиона до более 9 миллиардов световых лет. Один из сигналов, FRB 20230521B, стал самым отдаленным из всех известных на сегодня — именно благодаря таким данным удалось впервые непосредственно наблюдать распределение барионной материи в межгалактическом пространстве.
Из упомянутых 69 сигналов, 39 были обнаружены системой из 110 радиотелескопов в обсерватории Оуэн-Велли (Калифорния), известной как Deep Synoptic Array (DSA). Другие сигналы предоставили обсерватории Паломар, Гавайская обсерватория имени В.М. Кека и австралийский массив ASKAP.
Эти данные позволили ученым увидеть, как свет FRB рассеивается - подобно тому, как белый свет проходит через призму и образует радугу. Измерив это рассеяние, исследователи смогли определить количество вещества, которое прошел сигнал.
Это как будто мы видим тень всех барионов, с FRB как подсветкой. Если вы видите человека перед собой, вы можете много чего о нем узнать. Но даже когда видите только его тень, все равно понимаете, что он там есть, и можете оценить его размеры
Что удалось выяснить
Результаты исследования показали, что примерно 76% обычной материи во Вселенной содержится в межгалактической среде - своеобразном "тумане", разбросанном по пространству между галактиками. Еще 15% находится в гало вокруг самих галактик, а лишь 9% — непосредственно внутри них, в форме звезд, пыли и холодного газа.
Это распределение полностью согласуется с теоретическими моделями и компьютерными симуляциями, однако именно это исследование стало первым прямым наблюдательным подтверждением таких расчетов.
Это открытие не только заполняет большой пробел в нашем понимании структуры Вселенной, но и открывает новые горизонты для космологии. Следующим шагом должен стать запуск нового поколения радиотелескопов - системы DSA-2000, которую планируется построить в пустыне штата Невада. Она сможет выявлять до 10 000 FRB ежегодно, значительно расширяя возможности для наблюдения и анализа межгалактической среды.
Мы только что продемонстрировали, что FRB можно использовать для того, чтобы "взвесить" материю во Вселенной. Но потенциал этого инструмента гораздо больше — он поможет нам по-новому взглянуть на эволюцию галактик и саму природу космоса