Радиовсплеск возрастом 8 миллиардов лет, исходящий от древних сливающихся галактик, может помочь астрономам разгадать загадку отсутствующего вещества в нашей вселенной.
Рекордный быстрый радиовсплеск (FRB), который оказался самым древним и самым удалённым, позволит учёным использовать данные о нём для эффективного «взвешивания» Вселенной.
FRB — это радиовсплески, которые продолжаются всего несколько миллисекунд и сами по себе представляют загадку. Но то, что этот рекордный пример такого радиоимпульса произошёл от группы сливающихся галактик, может помочь разобраться в этой загадке. Вспышку с идентификатором FRB 20220610A обнаружили благодаря сети радиотелескопов Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), расположенной в Западной Австралии. За миллисекунды этот FRB высвободил энергию, равную энергии Солнца за 30 лет.
«Используя массив ASKAP, мы смогли точно определить регион, где произошёл импульс. Затем мы использовали телескоп Европейской Южной обсерватории в Чили, чтобы найти исходную галактику и установили, что она старше и находится дальше, чем любой известный источник FRB. Вероятно, она находится в небольшой группе сливающихся галактик», — сказал автор исследования, исследователь Маквори-Университета Стюарт Райдер.
С помощью моделирования Вселенной с момента Большого Взрыва до современности учёные узнали, что в настоящее время половина всего вещества, которое должно быть в нашей Вселенной, отсутствует. И это не тёмное вещество, не взаимодействующее со светом. Предполагается, что это «обычное» вещество, состоящее из атомов, которые состоят из протонов и нейтронов — частиц, называемых барионами.
В течение десятилетий это отсутствующее вещество избегало обнаружения самыми крупными и современными телескопами, но недавно было замечено, что это связано с обширным пустым пространством между некоторыми галактиками. Проблема заключается в том, что это вещество распределено чрезвычайно разреженно.
«Если мы пересчитаем количество нормального вещества во Вселенной — атомов, из которых мы все состоим, — то увидим, что более половины от того, что должно там быть сегодня, отсутствует. Мы думаем, что отсутствующее вещество скрывается в пространстве между галактиками, но возможно, оно настолько горячее и разреженное, что его невозможно зарегистрировать с помощью обычных техник обнаружения», — сказал участник команды и профессор технологического университета Суинберн Райан Шеннон.
С начала 2020-х годов учёные, включая покойного австралийского астронома Жана-Пьера Маккварта (Jean-Pierre Macquart), начали предполагать, что FRB можно использовать как «космические весовые станции» для обнаружения этого вещества.
«Быстрые импульсы радиоволн «ощущают» этот ионизированный материал. Даже в почти идеально пустом пространстве они могут «видеть» все электроны, и это позволяет нам измерить, сколько вещества находится между галактиками», — добавил Шеннон.
Это возможно благодаря тому, что при перемещении FRB на миллионы или миллиарды световых лет их излучение рассеивается этим «отсутствующим» веществом. И так измерение расстояний до всего нескольких FRB может помочь определить плотность Вселенной, что в итоге может помочь обнаружить отсутствующее барионное вещество.
«Жан-Пьер показал, что чем дальше находится быстрый радиоимпульс, тем больше рассеянного газа между галактиками он встречает по пути к детекторам. Это известно как Макквартово соотношение. Наши измерения подтверждают, что Макквартово соотношение справедливо даже за пределами половины известной Вселенной», — сказал Райдер.