Радиовсплеск возрастом 8 миллиардов лет, исходящий от древних сливающихся галактик, может помочь астрономам разгадать загадку отсутствующего вещества в нашей вселенной.
Рекордный быстрый радиовсплеск (Fast Radio Burst, 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.
Источник: ESO/M. Kornmesser
«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.