Протягом десятиліть сучасна астрономія натрапив на незручне питання: якщо підсумувати все, що можна побачити та доторкнутися у Всесвіті, від планет і зірок до космічного газу та пилу, то майже половина звичайної матерії, передбаченої теоретичними моделями після Великого вибуху, здавалося б, відсутня. Те, що почалося як проста розбіжність у розрахунках, перетворилося на одне з найбільших питань космології сьогодні. Але тепер дослідження, опубліковане в Природа астрономії вдалося пролити світло на цю таємницю за допомогою неочікуваного космічного «інструменту»: швидкі радіоімпульси, або FRB.
FRB Це інтенсивні імпульси надзвичайно коротких радіохвиль, які, незважаючи на свою швидкоплинну природу, мають достатню потужність, щоб подолати величезні простори Всесвіту. Ще кілька років тому багато астрономів навіть не підозрювали про їхнє існування, але сьогодні вони відіграють провідну роль у вимірюванні матеріального складу космосу.
Міжнародна команда, відповідальна за прорив, що складається з вчених з Гарвард-Смітсонівський центр астрофізики і Caltech, проаналізував 60 подій FRB, що охоплюють відстані в мільярди світлових років, щоб відобразити, як баріонна матерія —звичайні протони та нейтрони — у космічній павутині. Використовуючи метод, порівнянний з використанням ліхтарика в туманну ніч, вони оцінили кількість невидимої матерії, проаналізувавши затримки часу прибуття різних радіочастот на Землю.
Де ховається звичайна матерія?
Використовуючи цей геніальний метод, вдалося перевірити, що приблизно 76% баріонної матерії переміщується між галактиками, у вигляді іонізованого, надзвичайно дифузного газу, що утворює своєрідний «космічний туман». Ще 15% речовини розташоване в галактичних гало — невидимих областях, що оточують галактики, — і лише менша кількість міститься в самих зірках або хмарах холодного газу.
Досі традиційні телескопи були неефективними у виявленні цієї розсіяної матерії, оскільки вона занадто слабка, щоб випромінювати видиме світло. Однак міра дисперсії Аналіз сигналів FRB дозволив нам «зважити» цей газ, визначивши таким чином розподіл нормальної матерії у сучасному Всесвіті. Ці висновки узгоджуються з тим, що передбачали найсучасніші космологічні моделі, забезпечуючи одне з найбільш очікуваних прямих підтверджень останнім часом.
Важливість космічної павутини та динамічних процесів
Одне з фундаментальних питань, на яке дає відповідь це дослідження, полягає в тому, чому Більшість видимої матерії не знаходиться в галактикахМоделювання та спостереження показують, що найенергійніші процеси, такі як вибухи наднових або активність надмасивних чорних дір, викидають значну частину газу з галактик, запускаючи його у величезне міжгалактичне середовище. Таким чином, матерія «плаває» розсіяною в космічній павутині, далеко від галактичних середовищ, де гравітація прагне її притягувати, але численні механізми зрештою повертають її в космос. Щоб глибше зрозуміти, як працює ця динаміка, ви можете звернутися характеристики та класифікація спіральних галактик.
Розуміння точного розташування цих баріонів є життєво важливим для пояснення того, як формуються та еволюціонують галактики, як розподіляються зірки та які процеси сприяють або обмежують появу нових космічних структур. За словами авторів дослідження, той факт, що FRB дозволяють нам відстежувати цей невидимий компонент, відкриває новий етап у дослідженні Всесвіту у великих масштабах.
Від загадки до нової ери космічних досліджень
Для таких фігур, як Вікрам Раві y Ліам Коннор, який безпосередньо брав участь у дослідженні, це відкриття є «справжнім тріумфом сучасної астрономії». FRB зарекомендували себе як революційний інструмент для знаходити та наносити на карту невидиму матерію і, в процесі, підтвердити достовірність сучасних космологічних моделей. Завдяки можливостям нових телескопів та майбутніх проектів, таких як DSA-2000 o CHORDНаукова спільнота сподівається в найближчі роки помножити кількість проаналізованих FRB та дослідити космічну павутину з безпрецедентною точністю.
Окрім вирішення числової проблеми, знати, де знаходиться баріонна матерія Це дозволяє глибше досліджувати ключові явища, такі як умови, за яких відбувається формування галактик, або як світло поширюється протягом мільярдів років. Ці баріони, аж ніяк не залишаються нерухомими, а підлягають динамічним циклам: гравітація змушує їх падати в галактики, але енергетичні процеси можуть знову розсіювати їх, функціонуючи як своєрідний космічний термостат, що регулює тепловий баланс Всесвіту.
Наслідки для космології та майбутні кроки
Прогрес, досягнутий з використанням FRB, не лише підтверджує ідею про те, що Майже вся видима речовина в космосі знаходиться поза галактиками, але це також виключає альтернативні гіпотези, які вказували на галактичні ореоли як можливе сховище для «прихованої» матерії. Цей результат також обмежує кількість маси, яку можна перетворити на зірки, що має прямий вплив на моделі зореутворення та наше розуміння еволюції Всесвіту у великих масштабах. Щоб розширити свої знання про спостережуваний Всесвіт, ви можете відвідати спостережуваний Всесвіт.
Експерти розглядають консолідацію цієї техніки як відправну точку для нова ера в спостережливій космології, оскільки здатність ідентифікувати, відстежувати та вивчати баріонну матерію з такою точністю вплине на відкриття та розуміння фундаментальної структури, яка підтримує космос, у найближчі роки.
Було показано, що визначення місцезнаходження «втрачена матерія» Це не лише розгадує одну з найбільших загадок сучасної астрономії, але й закладає основу для детальнішого розуміння того, як еволюціонує Всесвіт. Поєднання інноваційних методів та міжнародної співпраці дозволило не лише підрахувати матерію, але й краще зрозуміти космічну тканину, яка протягом мільярдів років підтримувала все, що ми знаємо.