Unul din cele mai mari mistere cosmice tocmai a fost utilizat pentru a investiga un alt mister imens.
Astronomii au folosit exploziile puternice de unde radio (sau emisii radio rapide) depistate în alte galaxii îndepărtate pentru a examina spaţiul dintre ele — și-au dezvăluit unde se ascunde materia lipsă a Universului.
Între imensele rupturi dintre galaxii, gazul este atât de rarefiat încât nu poate fi detectat cu ajutorul altor instrumente, ce ar putea extinde semnalele radio de câteva milisecunde suficient de mult pentru a putea fi măsurate.
Din aceste măsurători, astronomii au descoperit că gazul extrem de difuz poate deține toată materia ‘normală’ ce lipsește în Univers.
Anterior, în anul 2017, alte două echipe au anunțat despre descoperirea materiei lipsă din Univers, prin utilizarea unei metode bazate pe aşa numitul efect Sunyaev-Zel’dovich (en), ce are loc atunci când lumina din urma Big Bangului trece prin gaz fierbinte.
„Descoperirea exploziilor rapide de unde radio şi localizarea lor în galaxiile îndepărtate sunt elementele cheie necesare pentru dezlegarea misterului”, a declarat astronomul J. Xavier Prochaska (en) de la UC Santa Cruz.
Vedeţi şi: Posibil au fost detectate primele explozii rapide de unde radio în galaxia noastră
Problema materiei lipsă mult timp a nedumerit astronomii.
Noi cunoaştem aproximativ compoziția materie-energie a Universului.
Aproximativ 68 la sută din Univers este energie întunecată, iar 27 la sută este materie întunecată.
Vedeţi şi: Un studiu fascinant susține că materia întunecată poate fi mai veche ca Big Bang-ul
Acestea sunt lucruri pe care noi nu le putem detecta direct (noi nici nu ştim ce exact reprezintă).
Restul cinci la sută sunt lucruri pe care le putem detecta — materie normală sau baryonică, formată din particule baryonice.
Stelele, planetele, nebuloasele, plasma, chiar şi găurile negre sunt toate făcute din materie baryonică.
Toţi noi suntem materie baryonică.
Este elementul de construcție a tot ce putem vedea.
Radiația rămasă în urma Big Bang-ului, ce poate fi detectată în întregul Univers — radiația cosmică d fond — ne permite să aflăm cât de multă materie baryonică era prin preajmă la începutul Universului.
Dar, în urmă cu câteva decenii, când astronomii au început să o compare cu materia baryonică pe care o putem detecta la moment, ei au găsit doar aproximativ jumătate din cantitatea prevăzută.
Unde s-a pierdut restul, a rămas de atunci un mister, dar noi aveam unele indicii.
Vedeţi şi: 18 Cele mai mari întrebări şi fenomene din fizică rămase nesoluționate
Tehnici, precum analiza luminii venite de la galaxiile quasar îndepărtate, ce au scos la iveală cantități foarte specifice, limitate, de hidrogen atomic sau material din apropierea galaxiilor.
Răspândirea fotonilor radiaţiei cosmice de fond de către roiurile galactice, au dezvăluit materia din apropierea galaxiilor, a structurilor lor filamentare.
Vedeţi şi: Misterul expansiunii universului probabil a fost soluționat
Dar la o distanţă mai mare de la galaxii, întinderile întunecate de spațiu sunt mult mai dificil de examinat.
„Spațiul intergalactic este foarte dispersat. Materia care lipsea era echivalentul a doar unu sau doi atomi într-o cameră de mărimea unui birou mediu”, a explicat astronomul Jean-Pierre Macquart (en) de la Universitatea Curtin din Australia, nodul Centrului Internațional pentru Cercetări Radio Astronomice.
„Deci a fost foarte greu să detectăm această materie folosind tehnici şi telescoape tradiționale”.
Aici e momentul când în joc intră emisiile radio rapide (FRB — fast radio bursts).
Acestea sunt explozii extrem de puternice de unde radio în adâncul spațiului, ce emit o radiație echivalentă cu cea a sute de milioane de Sori, încadrate într-un interval de timp de doar câteva milisecunde.
Vedeţi şi: Numărul misterioaselor explozii rapide de unde radio detectate aproape a fost dublat
Cele mai multe din ele au izbucnit doar odată, fără a mai fi detectate în mod repetat.
Deci, ele sunt extrem de dificil de prevăzut şi localizat.
Noi nu știm cu siguranţă care este natura lor (deși dovezile în creștere indică că cel puţin una din cauze ar putea fi magnetarii), dar abia anul trecut, astronomii au înțeles şi au perfecționat modul de urmărire a acestor semnale unice nemijlocit până la galaxiile ce le-au emis.
Acest lucru înseamnă că noi putem calcula distanţa parcursă de ele.
Respectiv, indiferent de faptul dacă cunoaștem sau nu cine le-a produs, FRB-urile au devenit un instrument valoros pentru examinarea spațiului.
Asta, datorită faptului că noi ştim că radiația îşi părăsește sursa sub formă de un pachet compact pe întreg spectrul radio.
Dar când ajunge aici, detectat de telescoapele noastre, semnalul este întins, cu unele lungimi de undă lovind fracțiuni de milisecunde una după alta.
Acest lucru poate fi analizat în contextul distanței parcurse, cu scopul de a calcula prin cât de multă materie a trecut semnalul ca să creeze rezistenţa necesară pentru dispersia acestei lungimi de undă.
Vedeţi şi: 11 cele mai mari întrebări despre materia întunecată rămase fără răspuns
Echipa a folosit această tehnică pentru o serie de astfel de semnale de emisii radio rapide recent localizate, unele din care au venit de la miliarde de an-lumină distanţă, pentru a calcula conținutul de gaz al mediului.
„Radiaţia de la emisiile radio rapide este difuzată de materia lipsă, în același mod în care culorile luminii solare sunt separate de o prismă”, a spus Macquart (en).
„Noi acum suntem capabili să măsurăm distanțele exploziilor radio suficient de rapide, pentru a determina densitatea Universului.
Noi avem nevoie de doar şase de acest fel pentru a găsi materia ce lipsește”.
Pentru determinarea compoziției materiei, doar semnalele radio nu sunt suficiente (probabil, în cea mai mare parte este hidrogen şi heliu), dar, iată, cantitatea calculată din FRB-uri a fost în concordanţă cu cea prezisă de măsurările radiației de fond.
Acesta este un rezultat uimitor, cea mai reușită dovadă că materia lipsă se ascunde în spațiu, care până la urmă nu este atât de gol.
Dar mai este nevoie de mult efort de depus.
Acest rezultat se bazează doar pe câteva semnale — analizarea unui număr mai mare ar contribui la caracterizarea mai completă a materiei, oferindu-ne nu doar o simplă detectare, dar şi informații privind locația ei şi modul în care este distribuită.
Regiunile unde materia lipsă este cea mai concentrată — în jurul galaxiilor sau mai departe de ele — ne-ar putea oferi informații vitale ce ne vor ajuta să înțelegem cum a evoluat Universul.
Cercetarea a fost publicată în Nature.
Lasă un răspuns