Головна > Наука

Швидкі радіоспалахи показали, що галактики згладжують космічні грудки слабше

Сьогодні,   20:57    156

Швидкі радіоспалахи (FRB) — надкороткі, але надзвичайно потужні спалахи радіохвиль — можуть стати новим інструментом для розв’язання головних загадок космології. Як пише Space Astronomy, аналіз цих сигналів уже показав, що енергія, яку викидають галактики, згладжує грудкувату матерію між ними слабше, ніж вважалося раніше. Це важливо для розуміння темної матерії, темної енергії та навіть маси нейтрино.

Швидкі радіоспалахи показали, що галактики згладжують космічні грудки слабше

Що таке швидкі радіоспалахи і чому вони корисні

FRB — це короткі, тривалістю мілісекунди, але дуже інтенсивні спалахи радіовипромінювання. Нині вчені пов’язують їх переважно з магнетарами — надщільними мертвими зорями з найпотужнішими магнітними полями у Всесвіті, що швидко обертаються.

Подорожуючи до нас на відстані мільярдів світлових років, ці радіохвилі проходять крізь щільні хмари газу й пилу в галактиках. Цей своєрідний «космічний туман» змінює початковий сигнал FRB. У результаті кожен спалах несе у собі «відбитки пальців» того, як матерія розподілена вздовж його шляху.

Картуючи цей розподіл і ступінь «грудкуватості» звичайної матерії, астрономи можуть опосередковано простежити й за тим, як поводяться темна матерія, темна енергія та нейтрино. Адже саме вони суттєво впливають на формування великих космічних структур.

«Ми встановили, що FRB — один із провідних інструментів для дослідження розподілу матерії у Всесвіті», — зазначає керівниця команди Крітті Шарма (Kritti Sharma), аспірантка, яка працює з професором астрономії Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) Вікрамом Раві (Vikram Ravi). За її словами, дані FRB можна використати, щоб посилити космологічні експерименти, які намагаються відповісти на запитання про темну матерію, темну енергію та масу нейтрино.

Останні новини:  Тяжкість ДЦП пов’язали не з одним «геном хвороби», а з комбінаціями варіантів щонайменше 89 генів

Темний Всесвіт і «привидні» частинки

Звичайна матерія, з якої складаються атоми — електрони, протони й нейтрони, — становить лише близько 5% енергетично-матеріального бюджету Всесвіту. Усе, що ми бачимо: зорі, планети, Місяць, наші тіла й навіть кіт сусідів — це лише мала частина реальності.

Решта 95% припадає на темну енергію (приблизно 68%) і темну матерію (близько 27%). Їх часто разом називають «темним Всесвітом», і саме вони визначають, як розширюється космос і як у ньому формуються структури.




Додаткову загадку створюють нейтрино — другі за чисельністю частинки у Всесвіті після фотонів (частинок світла). Їх називають «привидними», бо вони майже не взаємодіють з іншою матерією: щосекунди крізь тіло людини пролітає близько 100 трильйонів нейтрино, не залишаючи жодного сліду. Вони мають дуже малу масу, і вчені прагнуть виміряти її якомога точніше, адже навіть така крихітна маса впливає на еволюцію космічних структур.

Останні новини:  Учені «воскресили» древній білок і побачили, як один фермент розділився на кілька сучасних функцій

Темна матерія, темна енергія та нейтрино відіграли ключову роль у формуванні галактик і скупчень галактик. Тому вимірювання того, наскільки «згрудкована» матерія у Всесвіті, може розповісти про властивості цих невидимих компонентів.

Як галактики згладжують космічну структуру

Щоб використати FRB як інструмент, потрібно врахувати ще один важливий процес — так званий галактичний «фідбек». Йдеться про енергію, яку викидають надмасивні чорні діри в центрах галактик та інші активні процеси. Ця енергія нагріває й виштовхує газ, розріджуючи середовище навколо галактик і перерозподіляючи матерію на величезних відстанях.

За словами Вікрама Раві, такий фідбек розріджує газ навколо галактик і згладжує грудки матерії у спосіб, який дивовижно нагадує ефекти від масивних нейтрино або ті, що передбачаються деякими моделями темної енергії й темної матерії. Якщо не відокремити внесок цього фідбеку, важко зрозуміти, що саме ми спостерігаємо — дію темних компонентів чи наслідки активності галактик.

Саме тут у гру вступають FRB. Для нового дослідження Раві та Шарма проаналізували вибірку приблизно зі 100 швидких радіоспалахів. Це перший випадок, коли FRB використали для прямого вимірювання впливу галактичного фідбеку на грудкуватість матерії в міжгалактичному просторі.

Що показали перші 100 FRB

Команда виявила, що хоча фідбек від галактик дійсно згладжує навколишню матерію, роблячи її менш грудкуватою, цей ефект виявився слабшим, ніж показували попередні оцінки.

Останні новини:  Європа вперше вивела ракету на орбіту прямо із Західної Європи — Spectrum стартувала з Норвегії

«Наш аналіз FRB показує, як газ, викинутий астрофізичним фідбеком, пригнічує космічну структуру», — пояснює учасниця команди Елізабет Краузе (Elisabeth Krause) з Університету Аризони. Вона підкреслює, що це вражаючий результат, зважаючи на те, що в розпорядженні вчених було лише близько сотні спалахів: «Це лише початок».

Перші FRB були відкриті у 2007 році, і відтоді астрономи виявили кілька десятків таких подій. Попри це, вже зараз вони демонструють величезний потенціал для космології.

Що змінить новий радіотелескоп

Справжній прорив очікується у 2029 році, коли в Неваді має запрацювати радіотелескоп Deep Synoptic Array (DSA), який будує Caltech. Очікується, що він зможе виявляти десятки тисяч швидких радіоспалахів, що радикально збільшить статистику для подібних досліджень.

Чим більше FRB вдасться зареєструвати й точно локалізувати, тим детальніше можна буде відтворити карту розподілу матерії у Всесвіті та відокремити внесок галактичного фідбеку від ефектів темної матерії, темної енергії та нейтрино. Робота команди, результати якої опубліковано в журналі Nature Astronomy, показує, що ми лише на початку використання цих дивних радіоспалахів як інструмента для дослідження темного Всесвіту.

Швидкі радіоспалахи показали, що галактики згладжують космічні грудки слабше з’явилася спочатку на Цікавості.


cikavosti.com