Самый старый радиоволновый взрыв способен помочь астрономам взвесить Вселенную

Астрономы обнаружили древний радиосигнал "сердцебиения" и намерены применить его для поиска пропавшей части материи во Вселенной. Этот загадочный сигнал, быстрый радиовсплеск с индексом FRB 20220610A, был замечен 8 миллиардов лет назад, в прошлом Вселенной, и его свет периодически пульсировал, исходя из трех объединяющихся галактик.

Поскольку этот быстрый радиовсплеск (FRB) является в 1,5 раза более древним и отдаленным, чем предыдущий рекордсмен, его свет может помочь приближённо определить массу Вселенной, а возможно, и найти ту часть материи, которая считается утраченной, по словам астрономов. Соответствующие выводы были опубликованы исследователями 19 октября в журнале "Nature".

"Если мы оценим количество обычной материи во Вселенной — атомов, из которых состоим мы — то окажется, что более половины этой материи отсутствует. Мы предполагаем, что эта пропавшая материя находится в пространстве между галактиками, но она может быть настолько разреженной и горячей, что обычными методами её невозможно обнаружить", — сказал соавтор исследования Райан Шеннон, профессор астрофизики в Суинбернском университете в Австралии.

На данный момент существует два способа приблизительного определения материи, находящейся в нашей Вселенной. Первый метод использует гравитационное линзирование, чтобы измерить, как материя искривляет свет от далёких галактик в космосе. Второй метод анализирует первый свет Вселенной, который представляет собой остаточное излучение от Большого Взрыва и позволяет выявить, как материя сгущалась на ранних этапах Вселенной, и как она развивалась с течением времени.

Однако проблема заключается в том, что эти методы не согласуются между собой, создавая расхождение, известное как "напряжение Сигмы-8", что может подорвать стандартные космологические теории. Местонахождение пропавшей материи остается неизвестным, но у астрономов есть предположение, что она находится в форме разреженных облаков газа и пыли в межгалактическом пространстве. Однако для измерения таких облаков астрономам необходимы мощные источники света.

Быстрые радиовсплески идеально подходят для этой задачи, так как они излучают огромное количество энергии всего за несколько миллисекунд, что превышает энергию Солнца за год. Астрономы давно пытались выяснить происхождение таких внезапных ярких вспышек. Однако, поскольку FRB обычно происходят из галактик, находящихся на миллионах или даже миллиардах световых лет, и быстро угасают, их точное местоположение сложно определить.

Один из известных источников FRB - это радиопульсар или магнетар, что представляет собой сильно намагниченную, быстро вращающуюся оболочку мертвой звезды. С такими магнитными полями, сильнее в триллионы раз, чем магнитные поля Земли, эти звезды являются своего рода космическими маяками, излучая мощные радиоволны с полюсов.

Когда импульсы FRB движутся через пространство, материя, через которую они проходят, разбивает световой сигнал на разные частоты, создавая задержку между высокочастотной и низкочастотной частями сигнала. По продолжительности этой задержки астрономы могут определить, сколько материи они прошли.

До этого момента астрономам удалось обнаружить только всплески, произошедшие немного более 5 миллиардов лет назад в прошлом Вселенной, что слишком недавно для проведения подобных измерений. Новый быстрый радиовсплеск, произошедший на 8 миллиардов лет раньше возраста Вселенной, дает надежду на проведение этих исследований.

"Нам пока неизвестно, что вызывает эти мощные энергетические всплески, но статья подтверждает, что быстрые радиовсплески — обыденное явление в космосе и что мы сможем использовать их для обнаружения материи между галактиками и для более глубокого понимания структуры Вселенной", — сказал Шеннон.