Centar za astrofiziku Harvard i Smitsonijan (CfA) je koristeći kratke, brze radio bljeskove (Fast Radio Bursts - FRB) iz udaljenih galaksija identifikovao nedostajuću materiju Univerzuma.
Koristeći FRB-ove, astronomi iz CfA Harvard i Smitsonijan i Kalteha su pokazali da se više od tri četvrtine materije Univerzuma krije kao gas između galaksija u intergalaktičkom medijumu (IGM). Urađeno je prvo detaljno merenje raspodele materije širom kosmičke mreže.
Decenijama se zna da je najmanje polovina barionske materije sastavljene prvenstveno od protona u Univerzumu nepoznata. Ranije su rendgenskim i ultraljubičastim posmatranjima udaljenih kvazara tražene naznake ove nedostajuće mase u obliku veoma retkog, toplog gasa između galaksija. Taj vrući gas male gustine je bio uglavnom nevidljiv za većinu teleskopa pa nije mogla da se potvrdi njegova količina i lokacija.
Analizirano je 60 FRB-ova, u rasponu od ~11,74 miliona svetlosnih godina udaljenosti — FRB20200120E u galaksiji M81 — do ~9,1 milijardi svetlosnih godina udaljenosti — FRB 20230521B, najudaljenijeg FRB-a ikada zabeleženog. Pokazalo se da FRB-ovima iz udaljenih galaksija može da se meri nedostajuća barionska materija, odredi njena lokacija u prostoru između galaksija.
„Decenijama star 'problem nedostajućih bariona' nikada se nije odnosio na to da li materija postoji“, rekao je Lijam Konor, astronom CfA i glavni autor nove studije i vanredni profesor astronomije na Harvardu. „Uvek je bilo pitanje: Gde je? Zahvaljujući FRB-ovima, sada znamo: tri četvrtine toga lebdi između galaksija u kosmičkoj mreži.“
Konor i njegov tim su merili usporenje FRB signala dok prolazi kroz svemir. „FRB-ovi su kao kosmičke baterijske lampe“, kaže Konor. „Oni sijaju kroz maglu međugalaktičke sredine, i preciznim merenjem usporenja svetlosti, možemo da merimo tu maglu, čak i kada je nevidljiva.“
Približno 76% barionske materije Univerzuma leži u IGM-u. Oko 15% se nalazi u galaktičkim oreolima, a mali deo je u zvezdama I hladnom galaktičkom gasu. Ova distribucija se poklapa sa predviđanjima simulacija.
„To je trijumf moderne astronomije“, rekao je Vikram Ravi, vanredni profesor astronomije na Kaltehu i koautor rada.
„Počinjemo da vidimo strukturu i sastav Univerzuma u potpuno novom svetlu, zahvaljujući FRB-ovima. Ovi kratki bljeskovi nam omogućavaju da pratimo inače nevidljivu materiju koja ispunjava ogromne prostore između galaksija.“
Pronalaženje nedostajućih bariona i njihova raspodela drži ključ misterija formiranja galaksija, skupljanja materije u Univerzumu i putovanja svetlosti milijardama svetlosnih godina.
„ Gravitacija uvlači barione u galaksije, ali supermasivne crne rupe i eksplodirajuće zvezde ih mogu oduvati nazad – poput kosmičkog termostata koji hladi stvari ako temperatura postane previsoka“, rekao je Konor. „Naši rezultati pokazuju da ova povratna sprega mora biti efikasna, izbacujući gas iz galaksija u IGM.“
Ovo je početak FRB kosmologije. „Ulazimo u zlatno doba“, rekao je Ravi. „Radio-teleskopi sledeće generacije poput DSA-2000 i Kanadske opservatorije za vodonik i radio-tranzijentnog detektora će detektovati hiljade FRB-ova, što će nam omogućiti da mapiramo kosmičku mrežu u neverovatnim detaljima.“
Studija je objavljena u Nature Astronomy.
CfA sa sedištem u Kembridžu, Masačusets, sa istraživačkim objektima širom SAD i sveta je osmišljen da postavi i odgovori na najveća nerešena pitanja čovečanstva o prirodi Univerzuma.
Slika 1. FRB na putu kroz maglu između galaksija.
Duge talasne dužine, prikazane crvenom bojom su usporene u poređenju sa kraćim,
plavijim talasnim dužinama, što omogućava astronomima
da „izmere“ inače nevidljivu običnu materiju. Izvor: Melisa Vajs/CfA
Slika 2. Nedostajuća materija u toplom, retkom gasu u IGM-u.
Različite boje svetlosti putuju različitim brzinama kroz prostor.
Regioni sa gušćim gasom u kosmičkoj mreži su plavi, dok su ređi crveni.
Izvor: Džek Maden, IllustrisTNG, Ralf Konecka, Lijam Konor/CfA
| SVE JE FIZIKA Miša Bracić |
 |
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
