Vedci použili rýchle rádiové impulzy na nájdenie chýbajúcej hmoty vo vesmíre

Umelcova interpretácia rýchleho rádiového výbuchu opúšťajúceho jeho zdrojovú galaxiu. (ICRAR)

Jedna z najväčších kozmických záhad bola práve použitá na skúmanie ďalšej obrovskej záhady. Astronómovia použili silné záblesky rádiových vĺn vystopovaných do vzdialených galaxií, aby preskúmali priestor medzi hviezdami - a odhalili, kde sa ukrýva chýbajúca hmota vesmíru.

V obrovských priepastiach, ktoré zívajú medzi galaxiami, plyn taký tenký, že ho iné prístroje nedokážu detekovať, natiahol tieto milisekundové rádiové signály natoľko, že ho môžeme zmerať.

Z týchto meraní astronómovia zistili, že extrémne difúzny plyn môže zodpovedať za všetku chýbajúcu „normálnu“ hmotu vo vesmíre.



„Objavenie rýchle výbuchy rádia a ich lokalizácia vo vzdialených galaxiách boli kľúčovými objavmi potrebnými na vyriešenie tejto záhady,“ povedal astronóm J. Xavier Prochaska z UC Santa Cruz.

Problém chýbajúcej hmoty už dlho zmiatol astronómov. Zhruba poznáme hmotno-energetické zloženie vesmíru. Je to asi 68 percent vesmíru temná energia a je to 27 percent temná hmota . To sú veci, ktoré nemôžeme priamo zistiť (ani nevieme, čo to je).

Zvyšných 5 percent je látka, ktorú dokážeme detekovať - ​​normálna alebo baryonická hmota zložená z baryónových častíc. Hviezdy, planéty, hmloviny, plazma, dokonca čierne diery všetky sú vyrobené z baryónovej hmoty. Ty a ja sme baryonická hmota. Je stavebným kameňom všetkého, čo môžeme vidieť.

Žiarenie, ktoré zostalo z Veľký tresk ktoré možno zistiť v celom vesmíre - Kozmické mikrovlnné pozadie - dáva nám vedieť, koľko baryónovej hmoty bolo na začiatku vesmíru. Ale pred niekoľkými desaťročiami, keď to astronómovia začali porovnávať s baryonickou hmotou, ktorú môžeme detekovať teraz, našli len asi polovicu toho, čo sa očakávalo.

Kam sa podel zvyšok, bolo odvtedy záhadou, ale mali sme náznaky. Techniky s ako analýza zsvetlo putujúce zo vzdialených kvazarových galaxiíodhalili veľmi špecifické, malé množstvá atómového vodíka alebo materiálu v blízkosti galaxií.

The rozptyl fotónov kozmického mikrovlnného pozadia kopami galaxií, odhalil materiál v blízkosti galaxií alebo vo vláknitých štruktúrach.

Ale ďalej od galaxií je oveľa ťažšie skúmať tmavé úseky vesmíru.

„Intergalaktický priestor je veľmi riedky. Chýbajúca hmota bola ekvivalentná iba jednému alebo dvom atómom v miestnosti veľkosti priemernej kancelárie. vysvetlil astronóm Jean-Pierre Macquart uzla Curtin University v Austrálii Medzinárodného centra pre výskum rádiovej astronómie.

'Takže bolo veľmi ťažké odhaliť túto záležitosť pomocou tradičných techník a ďalekohľadov.'

Tu prichádzajú na rad rýchle rádiové výbuchy (FRB). Ide o mimoriadne silné výbuchy rádiových vĺn z hlbokého vesmíru, ktoré vyžarujú žiarenie ekvivalentné stovkám miliónov Sĺnk v časovom rámci len milisekúnd. Väčšina z nich vzplanie raz a odvtedy neboli zistené. Preto je veľmi ťažké ich predvídať a je ťažké ich lokalizovať.

Nevieme, čo sú zač (hoci dôkazy sústále viac smerujúce k magnetaromako aspoň jedna príčina), ale práve v poslednom roku astronómoviaprišli na toarafinovanéako vysledovať tieto jednorazové signály späť do galaxií, ktoré ich vypľuli.

To znamená, že môžeme vypočítať, ako ďaleko cestovali. Na druhej strane, či už vieme, čo ich produkuje alebo nie, FRB sa stali cenným nástrojom na skúmanie priestoru.

Je to preto, že vieme, že žiarenie opúšťa svoj zdroj ako kompaktný zväzok v celom rádiovom spektre. Ale keď sem dorazí a zaznamenajú ho naše teleskopy, signál sa roztiahne, pričom niektoré vlnové dĺžky zasiahnu zlomky milisekúnd pred ostatnými. To možno analyzovať v kontexte prejdenej vzdialenosti, aby sa vypočítalo, koľko materiálu signál prešiel, aby sa vytvoril odpor potrebný na rozptyl vlnovej dĺžky.

Tím použil túto techniku ​​na množstve takýchto novo lokalizovaných rýchly výbuch rádia signály, niektoré zo vzdialenosti miliárd svetelných rokov, na výpočet obsahu plynu v medzigalaktickom médiu.

'Žiarenie z rýchlych rádiových zábleskov sa šíri chýbajúcou hmotou rovnakým spôsobom, akým vidíte farby slnečného svetla oddelené v hranole,' povedal Macquart .

„Teraz sa nám podarilo zmerať vzdialenosti dostatočne rýchlych rádiových impulzov na určenie hustoty vesmíru. Na nájdenie tejto chýbajúcej hmoty sme potrebovali iba šesť.“

Rádiové signály nie sú dostatočné na určenie zloženia hmoty (pravdepodobne je to prevažne vodík a hélium), ale množstvo vypočítané z FRB bolo v súlade s množstvom hmoty predpovedaným z meraní kozmického mikrovlnného pozadia.

Je to ohromujúci výsledok, zatiaľ najlepší dôkaz toho, že chýbajúca hmota sa ukrýva vo vesmíre, ktorý napokon nie je taký prázdny. Je však potrebné urobiť ešte veľa práce. Tento výsledok je založený len na hŕstke signálov – analyzovanie väčšieho počtu z nich by pomohlo úplnejšie charakterizovať záležitosť a poskytnúť nielen detekciu, ale aj miesta a spôsob ich distribúcie.

Tam, kde je chýbajúca hmota najviac koncentrovaná - okolo galaxií alebo ďaleko od nich - by potom mohla poskytnúť dôležité informácie, ktoré nám pomôžu pochopiť, ako sa vesmír vyvinul.

Výskum bol publikovaný v r Príroda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.