Матерія Всесвіту нікуди не зникала: вчені з'ясували, де вона ховалася
Швидкі радіосплески допомогли розкрити межі галактик (фото: Pexels)
Науковці пояснили, куди поділася "зникла" матерія, яку десятиліттями не могли знайти у Всесвіті. Виявилося, що більшість звичайного газу рознесли далеко за межі галактик потужні викиди чорних дір.
Про це пише РБК-Україна з посиланням на свіже дослідження, опубліковане у журналі Physical Review Letters.
Дефіцит баріонної матерії та новий метод вимірювання
Усе, з чого складаються планети, зорі та самі спостерігачі, належить до баріонної матерії - речовини, сформованої з протонів та нейтронів.
Згідно з космологічними розрахунками, баріони мали б складати близько 17 відсотків від загальної маси-енергії раннього Всесвіту. Проте маса всіх виявлених астрономами об'єктів у сукупності давала лише 10 відсотків від цього значення.
Дослідники припускали, що решта 90 відсотків припадає на холодний розріджений газ у міжгалактичному просторі.
Щоб відстежити його розподіл, команда використала швидкі радіосплески (FRB) - високоенергетичні короткі спалахи радіовипромінювання позагалактичного походження.
Проходячи крізь речовину, радіосигнал зазнає дисперсії та розмивається у часі. Це дозволяє точно вирахувати щільність матерії на його шляху.
Зіставивши параметри розмиття тисяч архівних сигналів із розташуванням понад 6 млн галактик, науковці змогли зафіксувати прихований газ.
"Ми виявляємо, що активність у галактиках виявилася хаотичнішою, ніж ми думали", - розповів автор дослідження з MIT Хаочен Ван.
"Вони більше схожі на фонтани, які справді виштовхують газ на дуже великі відстані", - додав він.
Ван також пояснив фізичний принцип застосованого методу.
"Вони починаються як дуже швидкий спалах і в міру проходження крізь матерію розмиваються у часі. Ми можемо виміряти це розмиття дуже точно, що прямо пропорційно тому, скільки втраченої матерії пройшов швидкий радіосплеск", - зазначив дослідник.
Просторовий розподіл сигналів швидких радіоспалахів на небосхилі (вгорі) у порівнянні з розподілом галактик (внизу) (схема: Хаочен Ван/MIT News)
Енергетика галактичних процесів
Головним відкриттям стало те, наскільки далеко баріонна матерія відхиляється від своїх материнських галактик. Виявлені газові хмари простягаються на відстані, що суттєво перевищують значення, які давало моделювання.
"Галактика має розмір, можливо, в кілька сотень тисяч світлових років, а ми знайшли втрачену матерію на відстані приблизно 4 мільйонів світлових років", - зазначив співавтор дослідження, фізик із MIT Кійоші Масуї.
Отримані дані свідчать про те, що високоенергетичні процеси - зокрема релятивістські струмені (джети) надмасивних чорних дір та спалахи наднових - діють значно інтенсивніше, ніж вважалося раніше.
Саме вони виштовхують баріонну речовину далеко у міжгалактичний простір, утворюючи гігантські розріджені гало.
Результати роботи підтверджують коректність базових астрофізичних моделей і водночас відкривають новий інструмент для дослідження еволюції Всесвіту.
"Ми змусили це працювати вперше, і це працюватиме ще точніше в міру покращення даних", - підсумував Масуї.
Що варто знати?
Швидкі радіосплески (Fast Radio Bursts, FRB) - це короткі одиничні імпульси радіовипромінювання тривалістю від кількох мілісекунд до секунд, уперше відкриті у 2007 році.
Серед основних кандидатів на роль джерел розглядають магнетари (нейтронні зорі з екстремально сильними магнітними полями) та процеси злиття компактних об'єктів.
Завдяки здатності високоенергетичного випромінювання взаємодіяти з речовиною на шляху поширення, FRB стають ефективним інструментом зондування міжгалактичного середовища, дозволяючи досліджувати структуру та склад Всесвіту у масштабах, недоступних для стандартних оптичних і рентгенівських телескопів.
