Астрономи вирішили одну з давніх загадок космології: що саме знайшли вчені

Науковці з Каліфорнійського технологічного інституту використали короткі, але надзвичайно потужні сигнали з далеких галактик, відомі як швидкі радіоспалахи (FRB). Вони “просвічують” міжгалактичний простір і дають змогу вперше точно виміряти кількість баріонної матерії, яку вважали зниклою через те, що вона ховається в космічному тумані, передає Space.

Швидкі радіоспалахи – це імпульси радіохвиль, які тривають мілісекунди, але при цьому випромінюють стільки енергії, скільки Сонце за три десятки років. Їхнє походження досі не з'ясоване, а більшість таких явищ трапляються лише один раз. Утім, вже давно існувала гіпотеза, що вони можуть стати цінним інструментом для вивчення міжгалактичного середовища – розрідженого простору між галактиками, який не видно у звичайних телескопах.

Команда вчених із Гарвардського та Смітсонівського астрофізичного центру, Каліфорнійського технологічного інституту та інших установ дослідила 69 FRB, витоки яких знаходилися на відстані від 11 мільйонів до понад 9 мільярдів світлових років. Найвіддаленіший сигнал – FRB 20230521B став рекордним у спостереженнях людства. 

Щоб виявити ці FRB, дослідники використали Глибоку синоптичну антену (DSA) з радіообсерваторії Оуен-Веллі (OVRO) Каліфорнійського технологічного інституту, а також Австралійський радіотелескоп Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP). Для вимірювання відстані між Землею та галактиками-джерелами FRB використовувалися інструменти обсерваторії ім. В.М. Кека на Гаваях і обсерваторії Паломар поблизу Сан-Дієго.

Як пояснив керівник дослідження Ліам Коннор, коли FRB проходять крізь міжгалактичний простір, світло з них зазнає дисперсії – хвилі різної довжини розходяться подібно до кольорів веселки. Вимірюючи, як саме це відбувається, вчені змогли “зважити” матерію, що лежить між джерелом сигналу та Землею.

“Це ніби бачити тінь усіх баріонів з FRB як з підсвічуванням. Якщо ви бачите людину перед собою, ви можете багато чого про неї дізнатися. Але якщо ви просто бачите її тінь, ви все одно знаєте, що вона там і приблизно якого розміру вона”, – пояснив співавтор дослідження, астрофізик Вікрам Раві.

Результати показали, що приблизно 76% звичайної (не темної) матерії Всесвіту перебуває в міжгалактичному середовищі. Ще 15% – у вигляді гарячого газу в гало навколо галактик, а решта 9% – це речовина всередині самих галактик, зокрема зірки й холодний газ.

Важливо зазначити, що мова не про темну матерію – загадкову субстанцію, яка не взаємодіє зі світлом і складає більшість маси Всесвіту. Йдеться про звичайну, баріонну матерію, яку було передбачено теоретично, але донедавна не вдавалося підтвердити спостереженнями через її надзвичайно розріджений стан.

Це дослідження, результати якого опубліковані в журналі Nature Astronomy, демонструє новий підхід до вивчення структури Всесвіту. Вчені сподіваються, що майбутній надчутливий телескоп DSA-2000, який планують збудувати у пустелі Невада, дозволить фіксувати до 10 тисяч FRB щороку — і таким чином розкрити ще більше космічних таємниць.

Раніше повідомлялося, що науковці з Університету Джонса Гопкінса виявили, що надмасивні чорні діри можуть діяти як природні колайдери частинок, перевершуючи за потужністю навіть Великий адронний колайдер. Вивільнена в їхньому оточенні енергія може прискорювати частинки до екстремальних швидкостей, даючи шанс виявити темну матерію.