В огромных просторах Вселенной обычная материя — та самая, из которой состоят звезды, планеты и мы сами, — давно ставила астрономов в тупик. Теоретические расчеты, основанные на Большом взрыве, предсказывали определенное количество барионов (протонов и нейтронов). Однако при наблюдениях в телескопы значительная часть этой материи словно исчезала. Где она пряталась? Ответ пришел благодаря загадочным и мощным радиовспышкам — fast radio bursts, или ФРВ.
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
Эти короткие, яркие импульсы радиоизлучения, длящиеся всего миллисекунды, возникают в далеких галактиках. Они преодолевают миллиарды световых лет, проходя через разреженную плазму — ионизированный газ. По пути сигналы диспергируются: более низкие частоты задерживаются сильнее, чем высокие. Чем больше свободных электронов на пути, тем сильнее «размазывание». Этот эффект стал идеальным инструментом для «взвешивания» невидимой материи.
Международная коллаборация CHIME/FRB, в которую входят ученые из MIT, McGill и других институтов, проанализировала почти 3000 таких вспышек из второго каталога телескопа CHIME. Они сопоставили данные о дисперсии с положениями миллионов галактик из обзора DESI Legacy Imaging Survey. Результаты, опубликованные в Physical Review Letters, оказались впечатляющими.
Оказалось, что «недостающие» барионы сосредоточены не только в межгалактической среде (IGM), но и в обширных, разреженных облаках вокруг самих галактик — так называемой циркумгалактической среде (CGM). Газ простирается гораздо дальше, чем ожидалось: до примерно 4 миллионов световых лет от галактик, что в десятки раз превышает размер типичной галактики. Там, где галактик больше, материи вокруг них тоже больше. Это говорит о том, что галактики активно «выбрасывают» газ наружу через процессы вроде джетов сверхмассивных черных дыр и взрывов сверхновых.
Представьте: галактика — не замкнутая система, а фонтан, который фонтанирует материей в окружающее пространство. Раньше симуляции предсказывали более компактное распределение, но реальность оказалась иной — газ образует огромные «пуховые» облака. Это меняет наше понимание эволюции галактик и космической сети в целом.
Работа не только решает долгую загадку missing baryons, но и демонстрирует мощь нового метода. ФРВ выступают в роли космических зондов, освещающих невидимые области Вселенной. С ростом числа обнаруженных вспышек (а их тысячи в день) астрономы смогут еще точнее картировать распределение материи и проверять модели формирования крупномасштабной структуры космоса.
Это исследование — яркий пример того, как неожиданные явления вроде ФРВ превращаются из загадки в мощный инструмент. Что еще скрыто в этих миллисекундных вспышках, покажут будущие наблюдения. Космос постепенно раскрывает свои тайны, одну радиовспышку за другой.
