Një studim i ri historik ka identifikuar vendndodhjen e materies “së munguar” të universit dhe ka zbuluar shpërthimin më të largët të valëve të shpejta radio (FRB) të regjistruar ndonjëherë. Duke përdorur FRB-të si udhërrëfyes, astronomët në Qendrën për Astrofizikë | Harvard & Smithsonian (CfA) dhe Caltech kanë treguar se më shumë se tre të katërtat e materies së zakonshme të universit janë fshehur në gazin e hollë midis galaktikave, duke shënuar një hap të madh përpara në kuptimin e mënyrës se si materia vepron dhe ndërvepron në univers.
Ata kanë përdorur të dhënat e reja për të bërë matjen e parë të detajuar të shpërndarjes së materies së zakonshme në rrjetin kozmik. Kërkimi është botuar në revistën Nature Astronomy.
Prej dekadash, shkencëtarët kanë ditur që të paktën gjysma e materies së zakonshme të universit – ose materia barionike, e përbërë kryesisht nga protone – nuk ishte llogaritur. Më parë, astronomët kanë përdorur teknika si emetimi i rrezeve X dhe vrojtimet ultravjollcë të kuazarëve të largët për të gjetur gjurmë të kësaj mase të madhe të munguar në formën e gazit shumë të hollë dhe të ngrohtë midis galaktikave. Për shkak se kjo materie ekziston si gaz i nxehtë me densitet të ulët, ishte kryesisht e padukshme për shumicën e teleskopëve, duke i lënë shkencëtarët të bënin vlerësime, por jo konfirmime për sasinë apo vendndodhjen e saj.
Këtu hyjnë në lojë FRB-të – sinjale të shkurtra dhe të ndritshme radio nga galaktika të largëta që shkencëtarët vetëm kohët e fundit kanë treguar se mund të përdoren për të matur materien barionike në univers, por deri tani nuk mund të përcaktonin vendndodhjen e saj. Në këtë studim të ri, studiuesit analizuan 60 FRB, duke filluar nga afërsisht 11.74 milionë vite dritë larg – FRB20200120E në galaktikën M81 – deri në rreth 9.1 miliardë vite dritë larg – FRB 20230521B, FRB-ja më e largët e regjistruar ndonjëherë. Kjo u lejoi atyre të përcaktonin se materia e munguar ndodhet në hapësirën midis galaktikave, ose mediumin ndërgalaktik (IGM).
“Problemi dekadash i ‘materies së munguar’ nuk kishte të bënte me ekzistencën e saj,” tha Liam Connor, astronom në CfA dhe autori kryesor i studimit të ri. “Pyetja gjithmonë ka qenë: Ku është? Tani, falë FRB-ve, e dimë: tre të katërtat e saj notojnë midis galaktikave në rrjetin kozmik.” Me fjalë të tjera, shkencëtarët tani e dinë “adresën e shtëpisë” së materies së munguar.
Duke matur sa shumë është ngadalësuar çdo sinjal FRB gjatë udhëtimit në hapësirë, Connor dhe ekipi i tij gjurmuan gazin përgjatë rrugës. “FRB-të veprojnë si pishtarë kozmikë,” tha Connor, i cili gjithashtu është profesor i astronomisë në Harvard. “Ata ndriçojnë nëpër mjegullën e mediumit ndërgalaktik, dhe duke matur me saktësi si ngadalësohet drita, ne mund të peshojmë atë mjegull, edhe kur është shumë e zbehtë për t’u parë.”
Rezultatet ishin të qarta: Rreth 76% e materies barionike të universit ndodhet në IGM. Rreth 15% ndodhet në halot galaktike, dhe një pjesë e vogël është e përqendruar në yje ose në gaz të ftohtë galaktik.
Kjo shpërndarje përputhet me parashikimet nga simulimet më të avancuara kozmologjike, por nuk ishte konfirmuar drejtpërdrejt deri më tani.
“Është një triumf i astronomisë moderne,” tha Vikram Ravi, profesor i astronomisë në Caltech dhe bashkautor i studimit. “Po fillojmë të shohim strukturën dhe përbërjen e universit me një dritë krejtësisht të re, falë FRB-ve. Këto shkëlqime të shkurtra na lejojnë të gjurmojmë materien e padukshme që mbush hapësirat e mëdha midis galaktikave.”
Gjetja e barioneve të munguar nuk është thjesht një ushtrim për të ndërtuar një adresar apo për të bërë një regjistër. Shpërndarja e tyre mban çelësin për të zbuluar mistere të thella për mënyrën se si formohen galaktikat, si grumbullohet materia në univers, dhe si udhëton drita për miliarda vite dritë.
“Barionet tërhiqen drejt galaktikave nga graviteti, por vrimat e zeza supermasive dhe yjet që shpërthejnë mund t’i hedhin përsëri jashtë – si një termostat kozmik që ftoh gjërat nëse temperatura rritet shumë,” tha Connor. “Rezultatet tona tregojnë se ky proces rikthimi duhet të jetë efikas, duke hedhur gazin jashtë galaktikave dhe në IGM.”
Dhe kjo është vetëm fillimi për kozmologjinë me FRB. “Po hyjmë në një epokë të artë,” tha Ravi, i cili gjithashtu është bashkë-drejtor i Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) të Caltech. “Teleskopët radio të gjeneratës së ardhshme si DSA-2000 dhe Observatori Kanadez i Hidrogjenit dhe Detektori i Radio-Transientëve do të zbulojnë mijëra FRB, duke na lejuar të hartojmë rrjetin kozmik me detaje të pabesueshme.”
