Быстрые радиовсплески — свет маяков сквозь космос
Быстрые радиовсплески (FRB) — это мощные и очень короткие радиоимпульсы, внезапно вспыхивающие где-то в далеких уголках Вселенной. Они длятся всего несколько миллисекунд, но успевают пройти гигантские расстояния, преодолевая межгалактические просторы. Несмотря на то что ученые до сих пор не разгадали до конца их природу, эти всплески стали незаменимым инструментом для изучения строения и состава пространства между галактиками.
Когда сигнал FRB двигается к Земле, его радиоволны идут через межзвездное и межгалактическое вещество. Наиболее заметно они тормозятся при встрече со свободными электронами, которых немало на пути к нам. По величине этого замедления физики могут судить, сколько вещества находится на луче между источником и детекторами на Земле.
Работа Лиама Коннора и прорыв Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики
Коллектив исследователей, во главе с астрономом Лиамом Коннором из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, изучил свойства более 60 быстрых радиовсплесков. Самое близкое событие — FRB 20200120E — было обнаружено в галактике Боде (M81), что находится в 11,2 миллиона световых лет от Земли. А самый далекий из проверенных — FRB 20230521B, зарегистрированный на рекордной дистанции, когда возраст Вселенной составлял всего 4,7 миллиарда лет, а красное смещение достигало 1,35.
Используя столь разноплановые сигналы, астрофизики впервые смогли с высокой точностью «взвесить» распределение обычной материи — барионов — во Вселенной по разным крупномасштабным структурам.
Разделение вещества: межгалактическое пространство, гало, галактики
Ранее проведенные исследования были ограничены точностью методов: они не позволяли различить вещество, находящееся в гало галактик (области вокруг звездных систем), и межгалактическую материю, заполняющую пространства между скоплениями галактик. В этот раз, благодаря анализу множества FRB и точным измерениям запаздывания сигнала, ученым удалось впервые по отдельности оценить доли вещества в трех ключевых областях: в межгалактической среде, в гало и внутри галактик.
Результаты поразительны и радуют научное сообщество. Оказалось, что примерно 76% всего обыкновенного вещества «рассыпано» по гигантским космическим просторам между галактиками, порядка 15% задерживается в гало, а лишь около 1% присутствует в виде холодного газа внутри галактических объектов. Остаток – это звезды, их осколки и прочие образования, оценить массу которых напрямую все еще непросто.
Проблема «потерянных барионов» решена
Долгое время астрофизику мучила так называемая проблема «недостающих барионов» — когда предсказанное теорией количество обычной материи оказалось значительно больше того, что удавалось увидеть в звездах и галактиках. Где же было скрыто большинство этих частиц?
Лиам Коннор с энтузиазмом констатирует: «Теперь мы совершенно определенно знаем — большая доля вещества присутствует именно в космической паутине, между галактиками. Быстрые радиовсплески стали нашими маяками, которые пролили свет на невидимые ранее регионы Вселенной».
Эти новые знания — важный шаг к построению точной общей картины распределения вещества во Вселенной и пониманию ее развития на протяжении миллиардов лет.
Впереди — потрясающие открытия: планы DSA-2000 и CHORD
Будущее исследований быстрых радиовсплесков обещает быть очень ярким. Викрам Рави, астроном из Калифорнийского технологического института и соавтор работы, с уверенностью замечает: «Современные радиотелескопы нового поколения, такие как DSA-2000 и CHORD, позволят детально картографировать структуру Вселенной и раскрыть ещё больше тайн вещества».
DSA-2000 возводится в США и будет состоять из двух тысяч параболических антенн по 5 метров каждая, охватывающих территорию площадью 19 на 15 километров. Планируется, что работа обсерватории начнётся в 2028 году. CHORD строится в Канаде рядом с действующим телескопом CHIME: проект предусматривает 512 приёмных «тарелок», 64 из которых будут работать уже ближе к концу 2025 года.
Эти технические гиганты будут не только фиксировать тысячи новых быстрых радиовсплесков, но и позволят астрономам выявлять новые галактики, уточнять состав космических структур и значительно продвинуться в изучении Вселенной.
Оптимистичный взгляд: золотой век радионаблюдений уже наступает
Современная космология переживает настоящий прорыв. Благодаря стараниям международных научных коллективов, выдающимся инструментам и удивительным астрономическим явлениям, как FRB 20200120E и FRB 20230521B, мир все ближе подступает к разгадке устройства нашей Вселенной. Новое поколение радиотелескопов, которым предстоит вступить в строй уже совсем скоро, даст возможность не просто наблюдать — а буквально «ощупывать» те самые невидимые сгустки вещества, которые держат космос в равновесии.
Таким образом, благодаря усилиям Лиама Коннора, Викрама Рави, Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, Калифорнийского технологического института и целого ряда инновационных проектов, рубежи знаний человечества о космосе стремительно расширяются. Ближайшие годы непременно принесут еще больше вдохновляющих открытий и удивительных ответов на вопросы, которые еще недавно казались недосягаемыми. Мы уже входим в золотой век исследования Вселенной — и он обещает быть восхитительным!
Источник: naked-science.ru
