במרחביו העצומים של היקום, החומר הרגיל — זה שממנו מורכבים הכוכבים, כוכבי הלכת ואנחנו עצמנו — הותיר את האסטרונומים אובדי עצות במשך זמן רב. חישובים תיאורטיים המבוססים על המפץ הגדול חזו כמות מסוימת של בריונים (פרוטונים ונייטרונים). עם זאת, בתצפיות בטלסקופים, נראה היה שחלק ניכר מהחומר הזה פשוט נעלם. היכן הוא הסתתר? התשובה הגיעה בזכות הבזקי רדיו מסתוריים ועוצמתיים — fast radio bursts, או FRB.
Researchers used nearly 3,000 radio bursts to trace invisible plasma around galaxies and found that gas extended much farther than expected — reshaping our picture of how the universe’s “missing” matter is dispersed. Read the paper in @physrevlett: go.aps.org/4fvrutf
הפולסים הקצרים והבהירים הללו של קרינת רדיו, הנמשכים מילישניות ספורות בלבד, נוצרים בגלקסיות רחוקות. הם עוברים מיליארדי שנות אור וחוצים פלזמה דלילה — גז מיונן. בדרכם, האותות עוברים דיספרסיה: תדרים נמוכים יותר מתעכבים יותר מאשר תדרים גבוהים. ככל שיש יותר אלקטרונים חופשיים בנתיב, כך ה"מריחה" חזקה יותר. אפקט זה הפך לכלי אידיאלי ל"שקילת" החומר הבלתי נראה.
שיתוף הפעולה הבינלאומי CHIME/FRB, הכולל מדענים מ-MIT, מגיל ומוסדות נוספים, ניתח כמעט 3000 הבזקים כאלה מהקטלוג השני של טלסקופ CHIME. הם הצליקו את נתוני הדיספרסיה עם מיקומיהן של מיליוני גלקסיות מסקר ה-DESI Legacy Imaging Survey. התוצאות, שפורסמו ב- Physical Review Letters, התגלו כמרשימות ביותר.
התברר כי הבריונים ה"חסרים" מרוכזים לא רק בתווך הבין-גלקטי (IGM), אלא גם בעננים נרחבים ודלילים סביב הגלקסיות עצמן — מה שמכונה התווך הסובב-גלקטי (CGM). הגז משתרע הרבה מעבר למצופה: עד למרחק של כ-4 מיליון שנות אור מהגלקסיות, פי עשרות מגודלה של גלקסיה טיפוסית. במקומות שבהם יש יותר גלקסיות, יש גם יותר חומר סביבן. הדבר מעיד על כך שגלקסיות "פולטות" גז החוצה באופן פעיל באמצעות תהליכים כמו סילוני חורים שחורים על-מסיביים ופיצוצי סופרנובה.
דמיינו זאת כך: גלקסיה אינה מערכת סגורה, אלא מזרקה המתיזה חומר אל המרחב הסובב אותה. בעבר, סימולציות חזו פיזור דחוס יותר, אך המציאות התגלתה כשונה — הגז יוצר עננים "אווריריים" עצומים. גילוי זה משנה את הבנתנו לגבי התפתחות הגלקסיות והרשת הקוסמית כולה.
המחקר לא רק פותר את התעלומה ארוכת השנים של הבריונים החסרים, אלא גם מדגים את עוצמתה של השיטה החדשה. ה-FRB משמשים כגששים קוסמיים המאירים אזורים בלתי נראים של היקום. עם העלייה במספר ההבזקים המתגלים (וישנם אלפים כאלה ביום), יוכלו האסטרונומים למפות בדיוק רב עוד יותר את פיזור החומר ולבחון מודלים של היווצרות המבנה בקנה מידה גדול של הקוסמוס.
מחקר זה הוא דוגמה מובהקת לאופן שבו תופעות בלתי צפויות כמו FRB הופכות מתעלומה לכלי רב-עוצמה. מה עוד מסתתר בהבזקים בני מילישניות אלו, יראו תצפיות עתידיות. הקוסמוס חושף בהדרגה את סודותיו, הבזק רדיו אחר הבזק.
