Visatos nematomos medžiagos atskleidimas naudojant greituosius radijo pliūpsnius

Visatos nematomos medžiagos paieškos: greitųjų radijo pliūpsnių paslaptis

Daug metų astrofizikai bandė įminti vieną didžiausių kosminių mįslių: beveik pusė paprastos, dar vadinamos barionine, medžiagos Visatoje atrodė dingusi. Tačiau pastaraisiais metais padaryti proveržiai padeda atskleisti šią paslaptį. Stebėdami trumpus, tačiau labai intensyvius signalus – greituosius radijo pliūpsnius (angl. Fast Radio Bursts, FRB) – ir sekdami jų kilmės vietas, mokslininkai dabar gali tiksliai nustatyti, kur slepiasi prarastoji Visatos medžiaga.

Kur dingo Visatos barionai?

Paprasta arba barioninė medžiaga sudaro viską, ką galime matyti ir aptikti: žvaigždes, planetas, galaktikas, dulkes, dujas – netgi juodąsias skyles ir gyvybę. Nepaisant to, astronomai pastebėjo, kad galaktikose ir kituose matomuose objektuose galima užfiksuoti tik apie pusę barioninės medžiagos, kuri buvo numatyta remiantis ankstyvosios Visatos liekanomis, tokiomis kaip Kosminis mikrobangų fonas (Big Bango likutinė spinduliuotė).

Ši neatitiktis – vadinama „trūkstamų barionų problema“ – kilo ne dėl abejojimo, ar ši materija egzistuoja, o dėl nežinomybės, kur ji yra. „Dešimtmečius trukusi trūkstamų barionų problema niekada nebuvo apie jų egzistavimą, – aiškina dr. Liamas Connoras iš Harvardo-Smitsoniano astrofizikos centro. – Klausimas visada buvo: kur jie yra? Dabar, FRB dėka, žinome: trys ketvirtadaliai jų pasklidę tarp galaktikų kosminiame tinkle.“

Greitieji radijo pliūpsniai – kosminės švyturiai tarpgalaktinėje erdvėje

Greitieji radijo pliūpsniai – tai ypač energingi, milisekundžių trukmės radijo bangų blyksniai, užfiksuojami iš įvairių dangaus pusių. FRB fenomenas buvo atrastas ne taip seniai, o jų kilmė vis dar išlieka intriguojančiu klausimu. Dabartiniai modeliai rodo, kad šaltiniu gali būti „magnetarai“ – itin stiprų magnetinį lauką turintys neutroninės žvaigždės tipai, tačiau tikslus pobūdis vis dar tyrinėjamas.

Greitieji radijo pliūpsniai yra ypač vertingi, tiriant Visatos struktūrą, dėl savo unikalaus sklidimo per tarpgalaktines erdves. Kiekvienas pliūpsnis, keliaudamas per erdvę, yra šiek tiek ištemptas ir uždelstas, kai perlekia pro jonizuotų dujų debesis tarp galaktikų – tą pačią barioninę medžiagą, kuri įprastiems teleskopams lieka nematoma. Išmatavę šį uždelsimą dešimtims skirtingais atstumais sklindančių FRB, tarp jų tokių, kurie skrieja daugiau nei 9 mlrd. metų, mokslininkai sugeba „pasverti“ medžiagos „rūką“, kurį šie pliūpsniai praeina.

Prasiskverbimas pro paslaptį: Visatos paslėptos medžiagos žemėlapis

Naujausias dr. Connoro vadovaujamų mokslininkų tyrimas išnagrinėjo 60 greitųjų radijo pliūpsnių signalus, ieškodamas sąveikos su barionine medžiaga ženklų. Šie rezultatai radikaliai pakeitė mūsų supratimą: maždaug 76 procentai Visatos paprastosios medžiagos dabar laikoma pasklendusioje tarpgalaktinėje terpėje – daugiausiai vandenilio dujų pavidalu. Dar apie 15 procentų aptinkama apie galaktikas ir jų spiečius esančiuose tamsiosios materijos apvalkaluose, o likusioji dalis sudaro žvaigždes, dujas ir dulkes galaktikų viduje.

„Greitieji radijo pliūpsniai veikia tarsi kosminiai prožektoriai, – teigia dr. Connoras. – Jie šviečia tarpgalaktinės terpės rūke, o kruopščiai matuodami, kaip tiksliai signalas lėtėja, galime tiesiogiai pasverti tą nematomą rūką.“

Reikšmė šiuolaikinei kosmologijai ir ateities tyrimams

Šis atradimas ne tik išsprendžia vieną pagrindinių Visatos sandaros klausimų, bet ir suteikia astronomams galingą įrankį Visatos struktūrai ir evoliucijai tirti. Žinant, kur koncentruojasi barioninė medžiaga, mokslininkai gali tiksliau suprasti, kaip formavosi galaktikos, kaip kito kosminiai dariniai ir kaip per 13,8 milijardo metų brendo Visata.

Kaip pabrėžia dr. Vikramas Ravi iš Caltech, „tai – šiuolaikinės astronomijos laimėjimas. Su FRB pagalba mes naujai matome Visatos struktūrą ir sudėtį. Šios trumpos radijo bangos leidžia mums atsekti anksčiau nematomą materiją, užpildančią milžiniškas erdves tarp galaktikų.“

Ateityje tolesnis greitųjų radijo pliūpsnių stebėjimas ir analizė leis dar geriau suvokti kosminį tinklą ir gali padėti išaiškinti šių keistų signalų kilmę. Tobulėjant technologijoms ir aptikimo metodams, FRB tyrimai išliks modernios kosmologijos pažangos priešakyje.

Išvada

Naudodami greituosius radijo pliūpsnius kaip tarpgalaktinius zondus, astronomai pagaliau išsprendė vieną įkyriausių kosmologijos rebusų – kur Visatoje dingusi paprastoji medžiaga. Šis pasiekimas ne tik tiksliau atskleidžia Visatos sudėtį, bet ir atveria naujas galimybes tyrinėti pačius ankstyviausius jos raidos laikotarpius bei dabartinę transformaciją. Kiekvienas naujas kosminis radijo pliūpsnis priartina žmoniją prie visapusiško mūsų Visatos paslėptos struktūros supratimo.