Астрономы впервые обнаружили «пропавшую» обычную материю Вселенной, используя загадочные и мощные вспышки энергии — быстрые радиовсплески (FRB).

Эта материя — не тёмная материя (которая составляет около 85% вещества во Вселенной и остаётся невидимой), а обычная барионная материя, состоящая из атомов. Она взаимодействует со светом, но до сих пор была настолько разреженной, что её не удавалось зафиксировать.

Где пряталась половина вещества Вселенной?

Проблема пропавшей барионной материи долгое время оставалась одной из главных загадок космологии. Учёные знали, что она должна существовать, но не могли её обнаружить, потому что она распределена в виде чрезвычайно тонких гало вокруг галактик и в диффузных облаках межгалактического пространства.

Теперь международная команда астрономов смогла «взвесить» эту материю, используя FRB в качестве своеобразных космических фонарей. Эти вспышки, проходя через межгалактическую среду, замедляются, и по степени этого замедления можно определить плотность вещества на их пути.

«FRB пронзают туман межгалактической среды, и, точно измерив, как замедляется их свет, мы можем определить массу этого тумана, даже если он слишком слаб, чтобы увидеть его напрямую», — объясняет Лиам Коннор, руководитель исследования из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

FRB — идеальные «космические весы»

Быстрые радиовсплески — это мощные импульсы радиоизлучения, длящиеся миллисекунды, но выделяющие за это время столько же энергии, сколько Солнце за 30 лет. Их источники до сих пор остаются загадкой, но именно их яркость и кратковременность делают их идеальными инструментами для изучения межгалактического вещества.

Команда использовала 69 FRB, происходящих из галактик на расстоянии от 11,7 млн до 9,1 млрд световых лет. Самый далёкий из них, FRB 20230521B, стал рекордсменом по дальности обнаружения.

39 всплесков были зафиксированы массивом телескопов Deep Synoptic Array (DSA) в Калифорнии, а остальные — австралийской системой ASKAP. Затем с помощью обсерваторий на Гавайях и в Сан-Диего астрономы измерили расстояния до галактик-источников.

Как FRB помогли «взвесить» Вселенную?

Когда радиовсплеск проходит через облака материи, его свет разделяется на разные длины волн — подобно тому, как солнечный свет создаёт радугу в призме. Анализируя это рассеяние, учёные смогли определить количество вещества на пути каждого FRB.

«Это похоже на то, как если бы мы видели тень всех барионов, а FRB были бы подсветкой», — говорит Викрам Рави, соавтор исследования.

Где скрывалась пропавшая материя?

Результаты показали:

• 76% обычной материи находится в межгалактической среде,

• 15% — в диффузных гало вокруг галактик,

• 9% — внутри самих галактик (звёзды и холодный газ).

Эти данные совпали с теоретическими предсказаниями, но впервые были подтверждены наблюдениями.

Следующий шаг — строительство нового радиотелескопа DSA-2000 в Неваде, который сможет обнаруживать до 10 000 FRB в год. Это не только поможет разгадать природу самих всплесков, но и сделает их ещё более точным инструментом для изучения структуры Вселенной.

«Теперь у нас есть метод, который позволит не только находить пропавшую материю, но и изучать, как она распределяется в космосе», — заключает Рави. Это открытие приближает нас к пониманию того, как формируются и эволюционируют галактики.