В продължение на десетилетия, съвременна астрономия се е натъкнал на неудобен въпрос: когато съберете всичко, което можете да видите и докоснете във Вселената, от планети и звезди до космически газ и прах, почти половината от обикновената материя, предсказана от теоретичните модели след Големия взрив, сякаш липсва. Това, което започна като просто несъответствие в изчисленията, се превърна в един от най-големите въпроси в космологията днес. Но сега, изследване, публикувано в Природа Астрономия успя да хвърли светлина върху тази мистерия с помощта на неочакван космически „инструмент“: бързи радиовзривовеили FRB.
FRB-ове Те са интензивни импулси от изключително кратки радиовълни, които въпреки мимолетния си характер притежават достатъчна мощност, за да прекосят огромни пространства във Вселената. Само допреди няколко години много астрономи дори не подозираха за съществуването им, но днес те са поели водеща роля в измерването на материалния състав на Космоса.
Международният екип, отговорен за пробива, съставен от учени от Харвард-Смитсониън център за астрофизика и Caltech, е анализирал 60 FRB събития, обхващащи разстояния от милиарди светлинни години, за да картографира как барионна материя —нормални протони и неутрони — в космическата мрежа. Използвайки техника, сравнима с използването на фенерче в мъглива нощ, те оцениха количеството невидима материя, като анализираха закъсненията във времето на пристигане на различни радиочестоти на Земята.
Къде се крие обикновената материя?
Използвайки този гениален метод, беше възможно да се провери, че приблизително 76% от барионната материя се носи между галактиките, под формата на йонизиран, изключително дифузен газ, който образува вид „космическа мъгла“. Други 15% от материала се намира в галактически ореоли – тези невидими области, обграждащи галактиките – и само по-малко количество се съдържа в самите звезди или облаци от студен газ.
Досега традиционните телескопи бяха неефективни при откриването на тази разсеяна материя, тъй като тя е твърде слаба, за да излъчва видима светлина. Въпреки това, мярка за дисперсия Анализът на FRB сигналите ни позволи да „претеглим“ този газ, като по този начин определим разпределението на нормалната материя в съвременната Вселена. Тези заключения са в съответствие с предсказанията на най-модерните космологични модели, предоставяйки едно от най-дългоочакваните директни потвърждения напоследък.
Значението на космическата мрежа и динамичните процеси
Един от основните въпроси, на които това изследване дава отговор, е защо По-голямата част от видимата материя не се намира в галактикитеСимулациите и наблюденията показват, че най-енергийните процеси – като експлозиите на свръхнови или активността на свръхмасивни черни дупки – изхвърлят голяма част от газа от галактиките, изстрелвайки го в обширната междугалактическа среда. По този начин материята „плава“ разпръсната в космическата мрежа, далеч от галактическите среди, където гравитацията е склонна да я привлича, но множество механизми в крайна сметка я връщат в космоса. За да разберете по-задълбочено как работи тази динамика, можете да се консултирате характеристиките и класификацията на спиралните галактики.
Разбирането на точното местоположение на тези бариони е жизненоважно за обяснението как се формират и еволюират галактиките, как са разпределени звездите и какви процеси позволяват или ограничават появата на нови космически структури. Според авторите на изследването, фактът, че FRB ни позволява да проследим този невидим компонент, отваря нов етап в изследването на Вселената в голям мащаб.
От енигмата до новата ера на космическите изследвания
За фигури като Викрам Рави y Лиъм Конър, пряко участващ в изследването, това откритие е „истински триумф на съвременната астрономия“. FRB са се утвърдили като революционен инструмент за локализирайте и картографирайте невидимата материя и в процеса на това да потвърдят валидността на настоящите космологични модели. Благодарение на възможностите на новите телескопи и бъдещите проекти, като например DSA-2000 o CHORD, научната общност се надява да умножи броя на анализираните FRB и да изследва космическата мрежа с безпрецедентна прецизност през следващите години.
В допълнение към разрешаването на числения проблем, да знам къде се намира барионната материя Това позволява по-задълбочено изследване на ключови явления, като например условията, при които се образуват галактиките, или как светлината пътува в продължение на милиарди години. Тези бариони, далеч от това да останат неподвижни, са подложени на динамични цикли: гравитацията ги кара да падат в галактики, но енергийните процеси могат да ги разпръснат отново, функционирайки като вид космически термостат, който регулира топлинния баланс на Вселената.
Последици за космологията и бъдещи стъпки
Напредъкът, постигнат с използването на FRB, не само потвърждава идеята, че Почти цялата видима материя в космоса е извън галактиките, но също така изключва алтернативни хипотези, които сочат галактическите ореоли като възможно убежище за „скрита“ материя. Този резултат също така поставя ограничение върху количеството маса, което може да се превърне в звезди, с директни последици върху моделите на звездообразуване и нашето разбиране за еволюцията на Вселената в голям мащаб. За да разширите знанията си за наблюдаемата Вселена, можете да посетите наблюдаемата вселена.
Експертите виждат консолидирането на тази техника като отправна точка за нова ера в наблюдателната космология, тъй като способността за идентифициране, проследяване и изучаване на барионна материя с такава прецизност ще даде информация за открития и прозрения за фундаменталната структура, която поддържа космоса, през следващите години.
Доказано е, че локализирането на „изгубена материя“ Това не само решава една от най-големите загадки на съвременната астрономия, но и полага основите за по-детайлно разбиране на еволюцията на Вселената. Комбинацията от иновативни техники и международно сътрудничество направи възможно не само преброяването на материята, но и по-доброто разбиране на космическата тъкан, която в продължение на милиарди години е поддържала всичко, което познаваме.