Астрономы с помощью быстрых радиовсплесков (FRB) сделали важный шаг к решению одной из главных загадок космологии — поиску так называемой «пропавшей материи» во Вселенной. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Астрономы нашли «потерянную материю» во Вселенной
Международная команда астрономов впервые обнаружила недостающую барионную материю во Вселенной, используя быстрые радиовсплески как инструмент для «просвечивания» межгалактического пространства и точного измерения количества обычного вещества между галактиками.
На рисунке художника показано, как короткие, яркие всплески радиоволн проходят сквозь туман между галактиками, известный как межгалактическая среда. Каждая длина волны позволяет астрономам «взвесить» невидимую в иных случаях обычную материю. Melissa Weiss/CfA
Вселенная состоит примерно на 68% из темной энергии, которая ускоряет ее расширение. Темная материя составляет около 27% — она не излучает свет, но влияет на движение галактик. Обычная, или барионная, материя — это всего 5%. При этом половина этой барионной материи долгое время оставалась «потерянной», так как не наблюдалась напрямую.
Рисунок художника: быстрый радиовсплеск FRB 181112 от далекой галактики к Земле.
Быстрые радиовсплески — это короткие, но чрезвычайно мощные импульсы радиоволн, возникающие в далеких галактиках и длящиеся всего несколько миллисекунд. Несмотря на их интенсивность, природа этих явлений долго оставалась неясной.
Пыль в луче прожектора
Новые наблюдения позволили ученым использовать FRB как своеобразные космические прожекторы, «просвечивающие» межгалактическое пространство. Радиоволны, проходя через облака газа между галактиками, замедляются и рассеиваются, что позволяет измерять количество вещества на их пути. Это напоминает явление, который видели, вероятно, все: пыль становится видна в луче прожектора.
На иллюстрации художника обычная материя изображена в виде цветных пятен в пространстве между галактиками.
Благодаря этому методу исследователи впервые смогли непосредственно обнаружить и оценить количество обычной (барионной) материи, которая, по расчетам космологов, должна была существовать после Большого взрыва, но долгое время оставалась невидимой для астрономических инструментов.
Ранее астрономы фиксировали лишь половину барионной материи — остальная часть, по расчетам, «терялась» в межгалактическом пространстве. Теперь же, анализируя задержку FRB, ученые нашли недостающую материю, подтвердив, что она действительно существует в виде разреженного газа между галактиками. Это открытие не только закрывает важный пробел в понимании структуры Вселенной, но и дает новый инструмент для изучения распределения вещества и даже темной энергии.
Телескоп Deep Synoptic Array помог астрономам обнаружить ранее неизвестные быстрые радиовсплески.
FRB продолжают оставаться загадкой. Среди возможных источников называют магнетары (сильно намагниченные нейтронные звезды) или рентгеновские двойные системы с высокой скоростью аккреции.
Соавтор работы Бенджамин Стэпперс говорит: «Открытие новых быстрых радиовсплесков позволит нам проводить еще более детальные исследования пропавшей материи и, возможно, даже изучить темную энергию». Быстрые радиовсплески становятся мощным инструментом для исследования структуры Вселенной и ее эволюции.