Быстрые радиовсплески показали, где скрывается половина обычного вещества Вселенной

Анализ 2873 быстрых радиовсплесков впервые позволил составить карту межгалактического газа и показал, что значительная часть барионного вещества находится гораздо дальше от галактик, чем предсказывают модели

Астрономы впервые использовали быстрые радиовсплески (FRB) для картирования межгалактического газа и получили новое объяснение проблемы «пропавших барионов» — обычного вещества, из которого состоят звёзды, планеты и люди.

Исследование показало, что значительная часть этой материи находится значительно дальше от галактик, чем предсказывают современные модели Вселенной.

Проблема заключается в том, что наблюдения долгое время не могли обнаружить около половины барионной материи, существование которой следует из космологических расчётов. Межгалактический газ чрезвычайно разрежен и разогрет, поэтому его крайне сложно наблюдать напрямую.

Быстрые радиовсплески помогли решить эту задачу: проходя через плазму, их радиосигнал немного задерживается, причём низкие частоты запаздывают сильнее высоких. По величине этой задержки учёные могут определить количество вещества на всём пути сигнала от галактики до Земли.

Группа под руководством Хаочэня Вана (Haochen Wang) из MIT проанализировала данные о 2873 быстрых радиовсплесках из нового каталога радиотелескопа CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) и сопоставила их с картой почти 6 миллионов галактик, построенной по данным проекта DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) в Национальной обсерватории Китт-Пик. Это позволило определить, где именно располагается газ между галактиками.

Оказалось, что барионное вещество распределено значительно дальше от галактик, чем ожидалось. По словам авторов работы, одной лишь гравитации недостаточно для объяснения такого распределения. Вероятно, газ был вытеснен мощными потоками вещества от сверхмассивных чёрных дыр или взрывами умирающих звёзд, причём эти процессы оказываются эффективнее, чем предполагали существующие компьютерные модели.

Полученные результаты согласуются с более ранними рентгеновскими наблюдениями, которые также указывали на неожиданно малое количество обычного вещества в окрестностях галактик. Однако именно быстрые радиовсплески впервые позволили напрямую построить карту распределения межгалактического газа таким способом. По мере роста числа зарегистрированных FRB эта методика позволит значительно точнее изучать структуру Вселенной и распределение её обычной материи.