На протяжении нескольких десятилетий астрономов озадачивал необычный парадокс. Расчёты показывали, что обычного вещества во Вселенной должно быть значительно больше, чем удаётся обнаружить с помощью телескопов. Звёзды, планеты, галактики, облака газа и пыли составляли лишь часть ожидаемого количества. Остальное вещество словно исчезло.
Новое исследование показало, что решить эту проблему может сравнительно молодой метод наблюдений, основанный на регистрации радиосигналов, приходящих из далёкого космоса. Благодаря этим коротким, но чрезвычайно мощным вспышкам астрономы получили возможность буквально «подсвечивать» огромные пространства между галактиками и измерять количество вещества, которое раньше оставалось практически невидимым.
Полученные результаты стали ещё одним подтверждением того, что большая часть обычного вещества вовсе не исчезла — оно просто находится в очень разрежённом состоянии и долгое время оставалось недоступным для наблюдений.
Загадка «пропавшего» вещества
Когда учёные говорят о недостающем веществе, речь не идёт о загадочной тёмной материи.
Это совершенно разные понятия.
Обычное вещество состоит из привычных атомов, из которых построены:
- звёзды;
- планеты;
- газовые облака;
- межзвёздная пыль;
- люди;
- всё, что нас окружает.
Именно такого вещества, согласно космологическим моделям, должно быть больше, чем удавалось обнаружить.
Почему его нельзя было увидеть
Проблема заключалась вовсе не в ошибке расчётов.
Большая часть обычного вещества находится не внутри галактик, а между ними.
Межгалактическое пространство заполнено чрезвычайно разрежённым газом.
Его плотность настолько мала, что даже самые мощные телескопы долгое время практически не могли зарегистрировать это вещество напрямую.
Оно почти не излучает свет и остаётся почти полностью прозрачным.
Радиовсплески стали неожиданным инструментом
В последние годы астрономия получила новый способ исследования Вселенной благодаря открытию быстрых радиовсплесков.
Это чрезвычайно короткие импульсы радиоволн, приходящие из далёких галактик.
Каждая такая вспышка длится лишь доли секунды.
Несмотря на столь малую продолжительность, её мощность может оказаться колоссальной.
За мгновение источник способен выделить столько энергии, сколько Солнце излучает за многие дни.
Космический луч проходит через всю Вселенную
На своём пути радиосигнал преодолевает огромные расстояния.
Он проходит через:
- межгалактический газ;
- галактики;
- скопления галактик;
- отдельные облака плазмы.
Каждый участок немного изменяет характеристики сигнала.
Хотя эти изменения очень малы, современные радиотелескопы способны их зарегистрировать.
Газ замедляет радиоволны
Интересная особенность радиосигналов заключается в том, что разные длины волн распространяются через плазму немного по-разному.
Более длинные волны приходят немного позже коротких.
Чем больше вещества встретилось на пути сигнала, тем сильнее становится эта задержка.
Именно по этой особенности исследователи могут оценивать количество вещества между Землёй и источником вспышки.
Каждая вспышка становится своеобразным зондом
Фактически быстрые радиовсплески работают как естественные космические маяки.
Они позволяют исследовать пространство, которое невозможно увидеть напрямую.
Каждый новый зарегистрированный сигнал предоставляет информацию о совершенно новом участке Вселенной.
Чем больше подобных наблюдений удаётся собрать, тем точнее становится общая карта распределения вещества.
Где оказалось недостающее вещество
Полученные результаты показывают, что значительная часть обычной материи действительно находится в межгалактической среде.
Она распределена очень широко и имеет чрезвычайно низкую плотность.
Именно поэтому её так трудно обнаружить традиционными методами наблюдений.
Радиовсплески позволяют увидеть то, что практически не испускает собственного света.
Почему это важно
Понимание распределения вещества необходимо практически для всех направлений современной космологии.
От этого зависят модели:
- образования галактик;
- формирования звёзд;
- роста скоплений галактик;
- движения газа;
- эволюции Вселенной.
Если количество вещества определено неправильно, многие модели оказываются неполными.
Новый метод становится всё точнее
Количество обнаруженных быстрых радиовсплесков стремительно растёт.
Если ещё несколько лет назад подобные события считались большой редкостью, сегодня современные радиотелескопы фиксируют их значительно чаще.
Это позволяет постепенно создавать всё более подробную картину распределения вещества в космосе.
Каждая новая вспышка становится дополнительной точкой измерения.
Радиоастрономия переживает настоящий подъём
Современные радиотелескопы способны одновременно наблюдать огромные области неба.
Они отличаются высокой чувствительностью и могут регистрировать даже очень слабые сигналы.
Именно развитие радиоастрономии позволило превратить быстрые радиовсплески из загадочного явления в полноценный научный инструмент.
Сегодня они используются не только для изучения собственных источников, но и для исследования пространства между галактиками.
Что ещё можно узнать благодаря этому методу
Учёные считают, что в будущем аналогичные наблюдения помогут исследовать множество других космических процессов.
Среди возможных задач:
- уточнение структуры космической паутины;
- исследование распределения горячего газа;
- изучение эволюции галактик;
- измерение расстояний до удалённых объектов;
- проверка космологических моделей.
По мере накопления данных точность подобных исследований будет только возрастать.
Шаг к более полной картине Вселенной
На протяжении многих лет «пропавшее» обычное вещество считалось одной из важных нерешённых проблем современной астрономии. Новое исследование показывает, что ответ, вероятно, находился буквально между галактиками — в огромных объёмах чрезвычайно разрежённого газа, который было практически невозможно обнаружить традиционными методами.
Использование быстрых радиовсплесков открывает совершенно новые возможности для изучения космоса. Эти кратковременные сигналы превращаются в естественные зонды, позволяющие исследовать невидимые области Вселенной. Чем больше подобных вспышек удаётся зарегистрировать, тем яснее становится общая картина распределения обычного вещества и тем ближе астрономы подходят к пониманию того, как устроена и развивалась Вселенная на протяжении почти 14 миллиардов лет.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
