Po desetiletí, moderní astronomie narazil na nepříjemnou otázku: když sečtete vše, co ve vesmíru můžete vidět a čeho se můžete dotknout, od planet a hvězd až po kosmický plyn a prach, zdá se, že téměř polovina běžné hmoty předpovězené teoretickými modely po Velkém třesku chybí. To, co začalo jako jednoduchý nesrovnalost ve výpočtech, se rozrostlo v jednu z největších otázek kosmologii současnosti. Nyní však výzkum publikovaný v Přírodní astronomie se podařilo osvětlit tuto záhadu s pomocí nečekaného kosmického „nástroje“: rychlé rádiové záblesky, nebo FRB.
FRB Jsou to intenzivní pulzy extrémně krátkých rádiových vln, které i přes svou prchavou povahu disponují dostatečnou silou k tomu, aby překonaly obrovské prostory ve vesmíru. Ještě před několika lety mnoho astronomů o jejich existenci ani netušilo, ale dnes převzaly vedoucí roli v měření hmotného obsahu vesmíru.
Mezinárodní tým zodpovědný za průlom, složený z vědců z Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku a Caltech, analyzoval 60 FRB událostí o vzdálenosti miliard světelných let, aby zmapoval, jak baryonická hmota —normálních protonů a neutronů — v kosmické síti. Pomocí techniky srovnatelné s používáním baterky v mlhavé noci odhadli množství neviditelné hmoty analýzou časových zpoždění příchodu různých rádiových frekvencí na Zemi.
Kde se skrývá obyčejná hmota?
Pomocí této důmyslné metody bylo možné ověřit, že přibližně 76 % baryonické hmoty se pohybuje mezi galaxiemi, ve formě ionizovaného, extrémně difúzního plynu, který tvoří jakousi „kosmickou mlhu“. Dalších 15 % materiálu se nachází v galaktických halo – neviditelných oblastech obklopujících galaxie – a pouze menší množství je obsaženo v samotných hvězdách nebo oblacích studeného plynu.
Tradiční dalekohledy však doposud nebyly v detekci této rozptýlené hmoty účinné, protože je příliš slabá na to, aby vyzařovala viditelné světlo. míra rozptylu Analýza signálů FRB nám umožnila tento plyn „zvážit“ a tím určit rozložení normální hmoty v moderním vesmíru. Tyto závěry jsou v souladu s tím, co předpovídaly nejpokročilejší kosmologické modely, a poskytují jedno z nejočekávanějších přímých potvrzení v poslední době.
Význam kosmické sítě a dynamických procesů
Jednou ze základních otázek, na kterou tento výzkum odpovídá, je, proč Většina viditelné hmoty se nenachází v galaxiíchSimulace a pozorování naznačují, že nejenergetičtější procesy – jako jsou exploze supernov nebo aktivita supermasivních černých děr – vyvrhují velkou část plynu z galaxií a umisťují ho do rozsáhlého mezigalaktického média. Hmota se tak „vznáší“ rozptýlená v kosmické síti, daleko od galaktického prostředí, kde ji gravitace má tendenci přitahovat, ale nakonec ji do vesmíru vrací řada mechanismů. Chcete-li hlouběji porozumět tomu, jak tato dynamika funguje, můžete se podívat na charakteristiky a klasifikace spirálních galaxií.
Pochopení přesné polohy těchto baryonů je zásadní pro vysvětlení, jak se galaxie formují a vyvíjejí, jak jsou hvězdy rozloženy a jaké procesy umožňují nebo omezují vznik nových kosmických struktur. Podle autorů studie skutečnost, že nám FRB umožňují sledovat tuto neviditelnou složku, otevírá novou etapu ve zkoumání vesmíru ve velkém měřítku.
Od záhady k nové éře kosmického průzkumu
Pro postavy jako Vikram Ravi y Liam Connor, který se přímo podílel na výzkumu, je tento objev „skutečným triumfem moderní astronomie“. FRB se etablovaly jako revoluční nástroj pro lokalizovat a zmapovat neviditelnou hmotu a zároveň potvrdit platnost současných kosmologických modelů. Díky možnostem nových dalekohledů a budoucích projektů, jako je DSA-2000 o AKORDVědecká komunita doufá, že v nadcházejících letech znásobí počet analyzovaných FRB a prozkoumá kosmickou síť s bezprecedentní přesností.
Kromě vyřešení numerického problému, vědět, kde se nachází baryonická hmota Umožňuje hlubší zkoumání klíčových jevů, jako jsou podmínky, za kterých dochází k formování galaxií, nebo jak se světlo šíří po miliardy let. Tyto baryony zdaleka nezůstávají nehybné, ale podléhají dynamickým cyklům: gravitace způsobuje jejich pád do galaxií, ale energetické procesy je mohou znovu rozptýlit a fungují tak jako jakýsi kosmický termostat, který reguluje tepelnou rovnováhu vesmíru.
Důsledky pro kosmologii a budoucí kroky
Pokrok dosažený s využitím FRB nejen potvrzuje myšlenku, že Téměř veškerý viditelný materiál ve vesmíru se nachází mimo galaxie, ale také vylučuje alternativní hypotézy, které poukazovaly na galaktické halo jako možné útočiště pro „skrytou“ hmotu. Tento výsledek také omezuje množství hmoty, kterou lze přeměnit na hvězdy, což má přímé dopady na modely formování hvězd a naše chápání vývoje vesmíru ve velkém měřítku. Chcete-li rozšířit své znalosti o pozorovatelném vesmíru, můžete navštívit pozorovatelný vesmír.
Odborníci vnímají konsolidaci této techniky jako výchozí bod pro Nová éra v observační kosmologii, protože schopnost identifikovat, sledovat a studovat baryonickou hmotu s takovou přesností bude v nadcházejících letech ovlivňovat objevy a poznatky o základní struktuře, která udržuje vesmír.
Bylo prokázáno, že lokalizace „ztracená hmota“ Nejenže řeší jednu z největších záhad současné astronomie, ale také pokládá základy pro detailnější pochopení vývoje vesmíru. Kombinace inovativních technik a mezinárodní spolupráce umožnila nejen spočítat hmotu, ale také lépe pochopit kosmickou strukturu, která po miliardy let udržuje vše, co známe.