|
Нашли адрес пропавшей материи во Вселенной
|
|
|
|
Новое эпохальное исследование позволило точно определить местоположение "пропавшей" материи во Вселенной и зафиксировать самый удаленный из зарегистрированных быстрых радиовсплесков (FRB). Используя FRBs в качестве ориентира, астрономы из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института (CfA) и Калифорнийского технологического института показали, что более трех четвертей обычной материи Вселенной скрывается в разреженном газе между галактиками, что является важным шагом вперед в понимании того, как материя взаимодействует и ведет себя во Вселенной. Они использовали новые данные для проведения первого детального измерения распределения обычной материи в космической паутине. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
На протяжении десятилетий ученым было известно, что по меньшей мере половина обычной, или барионной, материи Вселенной, состоящей в основном из протонов, оставалась неучтенной. Ранее астрономы использовали методы, включающие рентгеновское излучение и ультрафиолетовые наблюдения за далекими квазарами, чтобы найти намеки на огромное количество этой недостающей массы в виде очень тонкого теплого газа между галактиками. Поскольку эта материя существует в виде горячего газа с низкой плотностью, она была практически невидима для большинства телескопов, что оставляло ученым возможность оценить, но не подтвердить ее количество или местоположение.
|
|
|
|
Введите FRBs — короткие, яркие радиосигналы от далеких галактик, которые, как только что показали ученые, могут измерять барионную материю во Вселенной, но до сих пор не могли определить ее местоположение. В новом исследовании ученые проанализировали 60 FRB, расположенных на расстоянии от ~11,74 миллионов световых лет — FRB20200120E в галактике M81 — до ~9,1 миллиарда световых лет — FRB 20230521B, самого удаленного FRB за всю историю наблюдений. Это позволило им привязать недостающую материю к пространству между галактиками, или межгалактической среде (IGM).
|
|
|
|
|
|
|
"Многолетняя "проблема пропавших барионов" никогда не была связана с тем, существовала ли материя", - сказал Лиам Коннор, астроном из CfA и ведущий автор нового исследования. "Всегда был вопрос: где она находится? Теперь, благодаря FRBs, мы знаем: три четверти этого вещества перемещается между галактиками в космической паутине". Другими словами, ученые теперь знают домашний адрес "пропавшей" материи.
|
|
|
|
Измерив, насколько замедлялся каждый сигнал FRB при прохождении через космическое пространство, Коннор и его команда проследили за движением газа на его пути. "FRB действуют как космические фонарики", - сказал Коннор, который также является доцентом астрономии в Гарварде. - Они просвечивают сквозь туман межгалактической среды, и, точно измерив, насколько замедляется излучение, мы можем взвесить этот туман, даже если он слишком слабый, чтобы его можно было разглядеть".
|
|
|
|
Результаты были очевидны: примерно 76% барионной материи Вселенной находится в межзвездном пространстве. Около 15% находится в гало галактик, а небольшая часть скрыта в звездах или в холодном галактическом газе.
|
|
|
|
Это распределение согласуется с предсказаниями, полученными в результате продвинутого космологического моделирования, но до сих пор не было получено прямого подтверждения.
|
|
|
|
"Это триумф современной астрономии", - сказал Викрам Рави, доцент кафедры астрономии Калифорнийского технологического института и соавтор статьи. "Благодаря FRBs мы начинаем видеть структуру и состав Вселенной в совершенно новом свете. Эти краткие вспышки позволяют нам проследить за невидимой материей, которая заполняет обширные пространства между галактиками".
|
|
|
|
Поиск пропавших барионов - это не просто упражнение по составлению адресной книги или проведению переписи населения. Их распределение содержит ключ к раскрытию глубоких тайн о том, как формируются галактики, как происходит скопление материи во Вселенной и как свет распространяется на расстояния в миллиарды световых лет.
|
|
|
|
"Барионы притягиваются к галактикам под действием силы тяжести, но сверхмассивные черные дыры и взрывающиеся звезды могут выдувать их обратно — как космический термостат, охлаждающий объекты, если температура становится слишком высокой", - сказал Коннор. "Наши результаты показывают, что эта обратная связь должна быть эффективной, выбрасывая газ из галактик в межзвездное пространство".
|
|
|
|
И это только начало для космологии FRB. "Мы вступаем в золотой век", - сказал Рави, который также является научным сотрудником Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) Калифорнийского технологического института. - Радиотелескопы следующего поколения, такие как DSA-2000 и Канадская водородная обсерватория, а также детектор радиопереходов, обнаружат тысячи FRB, что позволит нам составить карту космической сети с невероятной детализацией".
|
|
|
|
Источник
|
