Учени откриват във Вселената, докато наблюдават бързи радиоимпулси, проблясващи през космическата мъгла

"Бързите радиоимпулси проблясват през мъглата на междугалактическата среда и чрез прецизно измерване на това как светлината се забавя, можем да претеглим тази мъгла, дори когато е твърде бледа, за да се види."

Ваня Милева Последна промяна на 17 юни 2025 в 00:00 148 0

Астрономи са използвали бързи радиоимпулси (FRB) – кратки, ярки радиосигнали от далечни галактики – за да определят точно местоположението на

Кредит Jack Madden, IllustrisTNG, Ralf Konietzka, Liam Connor/CfA)
Астрономи са използвали бързи радиоимпулси (FRB) – кратки, ярки радиосигнали от далечни галактики – за да определят местоположението на "липсващата" материя на Вселената в пространството между галактиките. Концепцията на този художник изобразява тази обикновена материя в топлия, тънък газ в този регион – наречен междугалактическа среда (IGM) – който досега е бил труден за директно наблюдение от учените. Различни цветове светлина пътуват с различна скорост през пространството. Тук художникът е използвал синьо, за да подчертае по-плътните области на космическата мрежа, преминавайки към червена светлина за празни области.

Половината от обикновената материя на Вселената липсваше - досега. Астрономие са използвали загадъчни, но мощни експлозии от енергия, наречени бързи радиоимпулси (FRB - fast radio bursts), за да открият за първи път липсващата "нормална" материя във Вселената.

Това липсващо досега вещество не е тъмна материя, мистериозната субстанция, която представлява около 85% от материалната вселена, но остава невидима, защото не взаимодейства със светлината. Вместо това, в случая става въпрос за обикновена материя, изградена от атоми (съставени от бариони), която взаимодейства със светлината, но досега е била твърде тъмна, за да се види.

Въпреки че тази загадка може да не привлече толкова внимание, колкото загадката с тъмната материя — поне знаехме какво представлява тази липсваща материя, докато природата на тъмната материя е неизвестна — нейният статус "без разрешение" е разочароващ проблем в космологията. Проблемът с липсващата барионна материя продължава да съществува, защото тя е разпръсната в невероятно малки количества в ореолите, които обграждат галактиките, и в дифузни облаци, които се носят в пространството между галактиките.

Сега екип астрономи откри и обясни тази липсваща обикновена материя, използвайки FRB, за да освети фини структури, разположени между нас и далечните източници на тези кратки, но мощни изблици на радиовълни.

"FRB-тата проблясват през мъглата на междугалактическата среда и чрез прецизно измерване на това как светлината се забавя, можем да претеглим тази мъгла, дори когато е твърде бледа, за да се види", заявява ръководителят на изследователския екип Лиъм Конър (Liam Connor), изследовател в Центъра за астрофизика към Харвард и Смитсониън (CfA).

FRB като прожектори за липсващата материя

FRB са импулси от радиовълни, които често траят само милисекунди, но за това кратко време могат да излъчват толкова енергия, колкото слънцето излъчва за 30 години. Произходът им остава донякъде загадка. Това е така, защото кратката продължителност на тези проблясъци и фактът, че повечето се случват само веднъж, ги правят изключително трудни за проследяване до техния източник.

И все пак, от известно време, потенциалът им да помогнат за "претеглянето" на материята между галактиките е заабелязан от астрономите. Въпреки че са открити хиляди FRB, не всички са подходящи за тази цел. Това е така, защото за да действа като измервател на материята между FRB и Земята, енергийният взрив трябва да има локализирана точка на произход с известно разстояние от нашата планета. Досега астрономите са успели да извършат тази локализация само за около 100 FRB.

Конър и колегите му, включително доцентът Викрам Рави (Vikram Ravi) от Калифорнийския технологичен институт (Caltech), са използвали 69 FRB от източници на разстояния между 11,7 милиона и около 9,1 милиарда светлинни години. FRB от това максимално разстояние, FRB 20230521B, е най-отдалеченият източник на FRB, откриван някога.

Бели светлини, представляващи FRB, мигат върху зелена рамка, изобразяваща небето над Земята.

Анимация показва случайната поява на бързи радиоимпулсите (FRB) в небето. Кредит: NRAO Outreach/T. Jarrett (IPAC/Caltech); B. Saxton, NRAO/AUI/NSF)

От 69-те FRB, използвани от екипа, 39 са открити от мрежа от 110 радиотелескопа, разположени в радиообсерваторията Owen Valley (OVRO) на Caltech, наречена Deep Synoptic Array (DSA). DSA е създадена със специфичната мисия да забелязва и локализира FRB в техните родни галактики.

След като това е направено, инструментите в обсерваторията WM Keck в Хавай и в обсерваторията "Паломар" близо до Сан Диего са използвани за измерване на разстоянието между Земята и тези галактики, източници на FRB.

Много от останалите FRB са открити от Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), мрежа от радиотелескопи в Западна Австралия, която се отличава с откриването и локализирането на FRB от началото на дейността си.

Докато FRB преминават през материята, светлината, която ги съставлява, се разделя на различни дължини на вълните. Това е същото като слънчевата светлина, преминаваща през призма, която създава дифракционна картина на дъга.

Ъгълът на разделяне на тези различни дължини на вълните може да се използва за определяне на количеството материя, което се намира в облаците или структурите, през които преминават FRB.

"Все едно виждаме сянката на всички бариони, с FRB като подсветка", обяснява Рави. "Ако видите човек пред себе си, може да разберете много за него. Но ако просто видите сянката му, все пак ще знаете поне, че той е там и приблизително колко е голям."

Резултатите на екипа им позволяват да определят, че приблизително 76% от нормалната материя на Вселената се намира в пространството между галактиките, наричано междугалактическа среда. Астрономите откриват, че още 15% са заключени в огромните дифузни ореоли около галактиките. Останалите 9% изглежда са концентрирани в галактиките, приемайки формата на звезди и студен галактически газ.

Разпределението, изчислено от екипа, е в съответствие с прогнозите, предоставени от усъвършенствани симулации на Вселената и нейната еволюция, но представляват първото наблюдателно доказателство за това.

Резултатите на екипа биха могли да доведат до по-добро разбиране за това как растат галактиките. За Рави обаче това е само първата стъпка към превръщането на FRB в жизненоважен инструмент в космологията, подпомагащ разбирането ни за Вселената.

Следващата стъпка в това развитие може би ще бъде планираният радиотелескоп на Калифорнийския технологичен институт, DSA-2000. Този радиорелейен масив, който ще бъде построен в пустинята Невада, би могъл да открива и локализира до 10 000 FRB всяка година.

Това би трябвало едновременно да подобри разбирането ни за тези мощни изблици на радиовълни и да увеличи тяхната полезност като сонди за съдържанието на барионна материя във Вселената.

Справка: A gas rich cosmic web revealed by partitioning the missing baryons; Liam Connor, Vikram Ravi et al; Nature Astronomy(2025) https://arxiv.org/html/2409.16952v1 

Източник: Scientists find universe's missing matter while watching fast radio bursts shine through 'cosmic fog', Robert Lea, space.com

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !