Тайник Вселенной найден: космические радиовсплески помогли разгадать загадку недостающей материи

Астрономы обнаружили важное свидетельство существования огромных облаков барионной материи, скрытых в межгалактических пространствах, благодаря исследованию быстрых радиовсплесков (FRB). Эти данные, опубликованные в журнале Nature Astronomy, позволяют завершить решение многолетней проблемы "недостающих барионов", или несоответствия между видимыми массами звезд, газовых облаков и количеством частиц, произведенных Большим взрывом.

Барионы — это частицы, такие как протоны и нейтроны, составляющие обычную материю, из которой сделаны все звезды, планеты и живые организмы. Астрономы долго не могли найти все барионы, которые, по их предположениям, должны были быть созданы в первые моменты существования Вселенной.

С помощью FRB ученые наконец-то смогли "закрыть" барионный бюджет, установив, что около 76% барионной материи скрывается в разреженных облаках газа между галактиками, а 15% находятся в холодном газе внутри и вокруг галактик. Всего 9% составляют звезды и планеты.

Применение для будущих исследований

Этот прорыв в использовании FRB как инструмента для исследования барионной материи открывает новые перспективы для космологии. Точные данные о распределении материи и механизмах её перемещения помогут улучшить наши знания о том, как Вселенная расширяется и как взаимодействуют её основные компоненты — темная энергия, темная материя и обычная материя.

Быстрые радиовсплески: ключ к разгадке

FRB, впервые зафиксированные в 2007 году, представляют собой мощные и короткие импульсы радиоволн, которые, как подозревают ученые, исходят из далеких галактик. Они генерируются сверхплотными остатками звезд, называемыми магнетарами, которые обладают сильным магнитным полем и быстро вращаются.

Исследователи заметили, что сигналы FRB взаимодействуют с межгалактическим газом, замедляя более длинные волны и изменяя их свойства. Это взаимодействие позволяет астрономам вычислять плотность газа, через который эти радиоволны проходят.

"Ранее мы не могли точно определить, где находится вся барионная материя. Теперь, благодаря анализу FRB, мы можем не только обнаружить её, но и понять, как она распределена", — пояснил астроном Лиам Коннор из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Распределение материи и её роль в эволюции галактик

Новый метод анализа сигналов FRB также позволяет понять, как барионная материя распределяется по Вселенной. Оказавшись в межгалактическом пространстве, большая часть барионной материи не скапливается в галактиках, а распределяется более равномерно по пустотам между ними.

Это открытие подтверждает гипотезу о том, что галактики эффективно выбрасывают газ из своих звезд. Это выбрасывание материи, например, при взрывах сверхновых или аккреции частиц в сверхмассивных черных дырах, играет важную роль в процессе, называемом галактической обратной связью, которая регулирует эволюцию галактик.

"Эти измерения дают ценную информацию о том, как процессы галактической обратной связи перераспределяют барионы, влияя на космическое время", — отметил астроном Теджос.

Следующий шаг: исследование космической паутины

С помощью нового метода, основанного на детальном анализе FRB, астрономы надеются создать точные карты распределения газа, известного как космическая паутина. Это гигантская сеть газа, соединяющая галактики и известная своей структурой "щупалец". Будущие радиомассивы, способные обнаруживать тысячи FRB, помогут создать более подробную картину этой паутины и ее роли в формировании галактик.