Kosmiczne latarnie w akcji
Szybkie błyski radiowe (FRB) to niezwykle krótkie, lecz intensywne wybuchy fal radiowych docierające z odległych galaktyk. Z biegiem lat stały się narzędziem, które odmieniło nasze rozumienie budowy wszechświata. Działają jak idealne latarnie, przenikając przez obszary, które dotąd uważaliśmy za puste. Sekret tkwi w zjawisku dyspersji, czyli rozszczepieniu światła przechodzącego przez materię. Każdy błysk, przelatując przez niewidzialny gaz, ulega charakterystycznemu spowolnieniu. Mierząc to spowolnienie z niezwykłą precyzją, astronomowie mogli niejako “zważyć” niewidoczną materię.
Czytaj też: Potężne źródło neutrin w kosmosie wreszcie wyjaśnione. Blazar PKS 1424+240 skrywa niesamowitą tajemnicę
Liam Connor, jeden z badaczy zaangażowanych w projekt, obrazowo tłumaczy ten proces. Jak wyjaśnia, FRB przechodzą przez mgłę ośrodka międzygalaktycznego, a precyzyjnie mierząc, jak światło zwalnia, można zważyć tę mgłę. I to nawet w sytuacji, gdy jest zbyt słaba, by ją zobaczyć. Podstawa analizy była imponująca: zespół przeanalizował 69 różnych FRB. Ich źródła znajdowały się w przedziale od 11,74 miliona do imponujących 9,1 miliarda lat świetlnych od Ziemi. W tym zestawie znalazł się rekordzista – FRB 20230521B, najdalszy z dotychczas zarejestrowanych.
Mapowanie niewidzialnego i dalsza przyszłość badań
Wyniki badań przyniosły jasny obraz. Okazuje się, że lwia część zwykłej materii wszechświata wcale nie kryje się w galaktykach. Aż 76% wszystkich barionów znajduje się w rozproszonym ośrodku międzygalaktycznym – gigantycznej, ledwie dostrzegalnej sieci rozgrzanego, zjonizowanego gazu rozciągającej się pomiędzy galaktykami. To tłumaczy, dlaczego tradycyjne teleskopy miały problem z jej wykryciem.
Reszta materii rozkłada się następująco: 15% rezyduje w halo otaczającym galaktyki, podczas gdy 9% znajduje się bezpośrednio wewnątrz galaktyk, tworząc gwiazdy lub chłodny gaz międzygwiezdny. Vikram Ravi porównuje odkrycie do obserwacji cienia. Porównuje obecny stan do sytuacji, w której widzimy cień wszystkich barionów, z FRB jako podświetleniem. Widząc człowieka bezpośrednio możemy sporo się o nim dowiedzieć, ale kiedy do dyspozycji mamy tylko jego cień, to wciąż da się potwierdzić jego obecność czy określić przybliżone rozmiary.
Wykryty przez badaczy rozkład świetnie pasuje do przewidywań najnowocześniejszych symulacji komputerowych, które od lat sugerowały istnienie takiej kosmicznej sieci bogatej w bariony. Co równie istotne, precyzyjne pomiary materii barionowej mogą pomóc rozwikłać inną zagadkę: masę neutrin. Te nieuchwytne cząstki, według podstawowego modelu fizyki, nie powinny jej mieć, a jednak obserwacje sugerują coś przeciwnego. Dokładniejsze dane o ośrodku międzygalaktycznym mogą tu dostarczyć kluczowych wskazówek, choć na ostateczne odpowiedzi przyjdzie nam jeszcze poczekać.