Обнаружение «пропавшей» материи Вселенной: быстрые радиовсплески раскрыли тайну межгалактической среды

На протяжении десятилетий астрономы сталкивались с загадкой: куда исчезла половина обычной материи Вселенной? Теории предсказывали, что она должна существовать, но обнаружить ее не удавалось. Теперь, благодаря новому исследованию, основанному на анализе быстрых радиовсплесков (FRB), ученые наконец-то нашли ответ. Оказалось, что большая часть этой «пропавшей» материи скрывается в разреженном газе, заполняющем пространство между галактиками — в так называемой межгалактической среде.

Это открытие стало возможным благодаря использованию FRB — загадочных космических сигналов, которые, словно маяки, пронизывают Вселенную. Изучив их распространение, астрономы смогли «взвесить» невидимый газ и подтвердить, что он составляет около 76% всей барионной материи космоса. Это не только решает давнюю астрофизическую проблему, но и открывает новые возможности для изучения крупномасштабной структуры Вселенной.

Тайна пропавших барионов

Обычная (барионная) материя — это та, из которой состоят звезды, планеты и даже мы сами. Однако, когда ученые подсчитали ее общее количество, оказалось, что около половины просто «не хватает». Ранее предполагалось, что она может скрываться в виде горячего газа между галактиками, но из-за его крайне низкой плотности обнаружить его традиционными методами (например, рентгеновскими или ультрафиолетовыми наблюдениями) было крайне сложно.

FRB как инструмент космической диагностики

Быстрые радиовсплески — это мощные, но кратковременные радиосигналы, приходящие из далеких галактик. Их природа до конца не ясна, но они оказались идеальными инструментами для изучения межгалактического пространства. Проходя через газ, FRB слегка замедляются, и это замедление позволяет измерить плотность материи на их пути.

В новом исследовании астрономы проанализировали 60 FRB, включая самый далекий из известных — FRB 20230521B, расположенный в 9,1 миллиардах световых лет от Земли. Это позволило им составить карту распределения материи в космической паутине — гигантской сети нитевидных структур, соединяющих галактики.

Где же скрывалась материя?

Результаты оказались впечатляющими:

• 76% барионной материи находится в межгалактической среде (IGM) в виде горячего, разреженного газа.
• 15% сосредоточено в гало галактик.
• Остальное содержится в звездах и холодном газе внутри галактик.

Эти данные подтверждают современные космологические модели, но теперь у ученых есть прямое доказательство.

Будущее исследований FRB

Это исследование не просто закрывает пробел в наших знаниях о Вселенной — оно помогает понять, как материя перемещается между галактиками. Гравитация притягивает газ к галактикам, но активные процессы, такие как взрывы сверхновых и выбросы сверхмассивных черных дыр, могут выбрасывать его обратно в межгалактическое пространство. Новые данные подтверждают, что этот механизм действительно работает, поддерживая баланс вещества в космосе.

С появлением новых радиотелескопов, таких как DSA-2000 и CHORD (Канадская водородная обсерватория и детектор радиотранзиентов), ученые смогут обнаруживать тысячи FRB, что позволит создать еще более детальную карту космической паутины. Это открывает путь к новым открытиям в области формирования галактик и эволюции Вселенной.

Исследование, опубликованное в Nature Astronomy, знаменует собой важный шаг в астрофизике, демонстрируя, что даже самые неуловимые компоненты космоса рано или поздно открывают свои секреты.