Połowa zwykłej materii wszechświata brakowała – do tej pory.
Astronomowie używali tajemniczych, ale potężnych eksplozji energii zwanej Szybkie wybuchy radiowe (FRB) po raz pierwszy w celu wykrycia brakującej „normalnej” materii wszechświata.
Ten wcześniej brakuje rzeczy ciemna materiatajemnicza substancja, która stanowi około 85% wszechświata materialnego, ale pozostaje niewidoczna, ponieważ nie wchodzi w interakcję ze światłem. Zamiast tego jest to zwykła materia wykonana z atomów (złożonych z baronów), która robi Współpracuj ze światłem, ale do tej pory było zbyt ciemne, aby zobaczyć.
Chociaż ta puzzle może nie zyskać tyle uwagi jak zagadka ciemnej materii – przynajmniej wiedzieliśmy, co to za brakująca materia, podczas gdy natura ciemnej materii jest nieznany – ale jego status AWOL był frustrującym problemem kosmologia niemniej jednak. Brakujący problem materii baronowej utrzymał aureoty otaczające galaktyki oraz w rozproszonych chmurach, które dryfują w przestrzeni między galaktykami.
Teraz zespół astronomów odkrył i uwzględnił tę brakującą codzienną materię, używając FRBS Aby oświetlić marne struktury leżące między nami a odległymi źródłami tych krótkich, ale potężnych wybuchów fal radiowych.
„FRB świeci przez mgłę medium międzygalaktycznego i dokładnie mierząc, jak światło zwalnia, możemy zważyć tę mgłą, nawet gdy jest zbyt słaba, aby zobaczyć” – powiedział w oświadczeniu lider zespołu studiowania Liam Connor.
FRB to wspaniałe reflektory w brakującej materii
FRB są impulsami fal radiowych, które często trwają przez zaledwie milisekundy, ale w tym krótkim czasie mogą emitować tyle energii jak Słońce promieniuje za 30 lat. Ich początki pozostają tajemnicą. To dlatego, że krótki czas trwania tych błysków i fakt, że większość występuje tylko raz, sprawiając, że notorycznie trudno jest prześledzić ich źródło.
Jednak przez pewien czas ich potencjał pomocy „wrażeniu” sprawy między galaktyki był widoczny dla astronomów. Chociaż odkryto tysiące FRB, nie wszystkie były odpowiednie do tego celu. Jest tak, ponieważ, aby działać jako miernik sprawy między FRB a Ziemią, wybuch energii musi mieć zlokalizowany punkt pochodzenia o znanej odległości od naszej planety. Do tej pory astronomowie udało się wykonać tę lokalizację tylko dla około 100 FRB.
Connor i współpracownicy, w tym adiunkt California Institute of Technology (Caltech), profesor Vikram Ravi, wykorzystali 69 FRB ze źródeł w odległości od 11,7 miliona do około 9,1 miliarda lat świetlnych. FRB z tej maksymalnej odległości, FRB 20230521B, jest najbardziej odległe źródło FRB kiedykolwiek odkryłem.
Spośród 69 FRB używanych przez zespół 39 zostało odkrytych przez sieć 110 teleskopów radiowych zlokalizowanych w obserwatorium radiowym Owen Valley w Caltech (OVRO) o nazwie The Głęboka tablica synoptyczna (DSA). DSA został zbudowany z konkretną misją wykrywania i lokalizacji FRB do ich domowych galaktyk.
Po zakończeniu, instrumenty na Hawajach Obserwatorium WM Keck i na Palomar ObserverY w pobliżu San Diego zastosowano miarę odległości między Ziemią a tymi galaktykami FRB-Source.
Wiele pozostałych FRB zostało odkrytych przez Pathfinder macierzy kwadratowych australijskich kilometrów (Askap), sieć teleskopów radiowych w Australii Zachodniej, która odkąd rozpoczęła działalność w wykrywaniu i lokalizacji FRB.
Gdy FRB przechodzi przez materię, światło, które je zawiera, jest podzielone na różne długości fal. To tak, jak dzieje się, gdy światło słoneczne przechodzi przez pryzmat i tworzy wzór dyfrakcji tęczowej.
Kąt oddzielenia tych różnych długości fali można wykorzystać do ustalenia, ile materii leży w chmurach lub strukturach, przez które FRB przechodzą.
„To tak, jakbyśmy widzieli cień wszystkich Baryonyz FRBS jako podświetlenie „Ravi wyjaśnił”. „Jeśli zobaczysz osobę przed sobą, możesz się o niej dowiedzieć. Ale jeśli tylko zobaczysz ich cień, nadal wiesz, że są tam i z grubsza, jak duże są. ”
Wyniki zespołu pozwoliły im ustalić, że około 76% normalnej materii wszechświata czai się w przestrzeni między galaktykami, znaną jako medium międzygalaktyczne. Stwierdzili, że kolejne 15% jest zamknięte w rozległych rozproszonych aulutach wokół galaktyk. Pozostałe 9% wydaje się być skoncentrowane w galaktykach, przyjmując postać gwiazd i zimnego gazu galaktycznego.
Rozkład obliczony przez zespół jest zgodny z prognozami dostarczonymi przez zaawansowane symulacje wszechświata i jego ewolucji, ale stanowi pierwszy dowód obserwacyjny tego.
Wyniki zespołu mogą prowadzić do lepszego zrozumienia Jak rosną galaktyki. Dla Ravi jest to jednak pierwszy krok w kierunku FRB, stając się istotnym narzędziem w kosmologii, pomagając naszym zrozumieniu wszechświata.
Kolejnym krokiem w tym rozwoju może być planowany radiowy teleskop Caltech, DSA-2000. Ta tablica radiowa, która ma zostać zbudowana na pustyni Nevada, może wykryć i zlokalizować aż 10 000 FRB każdego roku.
Powinno to zarówno zwiększyć zrozumienie tych potężnych podmuchów fal radiowych, jak i zwiększyć ich użyteczność jako sondy treści materii baronowej wszechświata.
Zespół badania został opublikowany w poniedziałek (16 czerwca) w czasopiśmie Nature Astronomy.
