Több évtizedes rejtély oldódott meg a csillagászatban: a kutatók végre megtalálták az univerzumból hiányzó közönséges anyag nagy részét. Nem, nem a sötét anyagról van szó – ezúttal a barionok, vagyis a protonokból és neutronokból álló hétköznapi anyag eltűnt hányadára bukkantak rá. A szakemberek eddig csak a világegyetemben létező barionos anyag mintegy tíz százalékát tudták megfigyelni a csillagokban, galaxisokban és bolygókban, a fennmaradó kilencven százalék holléte azonban évtizedek óta fejtörést okozott.
A Physical Review Letters című tudományos folyóiratban nemrég megjelent tanulmány szerint a hiányzó anyag valójában sohasem tűnt el – csupán rendkívül szétszórt formában, diffúz gázfelhőkként létezik a galaxisok körül. A kutatók a gyors rádiókitörések (FRB-k) néven ismert jelenséget használták fel, hogy feltérképezzék ezt a megfoghatatlan anyagot. Az FRB-k rendkívül rövid, de annál erősebb rádióimpulzusok, amelyek akár egy egész galaxis fényességét is felülmúlhatják.
A csapat több ezer korábbi FRB-mérést elemzett, és arra összpontosított, hogyan torzulnak ezek a jelek, amikor áthaladnak a kozmikus anyagon. Ahogy Halochen Wang, a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) doktorandusza és a tanulmány első szerzője elmondta, a jelek egyfajta „elkenődésen” mennek keresztül, és ebből az elkenődésből pontosan meg lehet határozni, mennyi hiányzó anyagon haladtak át. Ez a módszer kulcsfontosságúnak bizonyult a rejtély feloldásában.
Rejtőzködő anyag a galaxisok távoli peremén
A kutatók a rádiókitörések jellegzetes elkenődését összehasonlították azzal a barionos anyagmennyiséggel, amelyen a jelnek át kellett haladnia a torzuláshoz. Ezt követően a méréseket több mint hatmillió galaxis elhelyezkedésével vetették egybe, hogy megtalálják a kapcsolatot a jelek és a kozmikus struktúrák között. Az eredmények egyértelműen megmutatták a hiányzó barionos anyag eloszlását a galaxisok és galaxishalmazok körül.
Az elemzés szerint a hiányzó anyag valójában rendkívül ritka, diffúz felhőkként szóródik szét, és a galaxisoktól akár több millió fényév távolságra is megtalálható. Ez a felfedezés azért is meglepő, mert a korábbi elméleti modellek ennél sokkal kisebb kiterjedést jósoltak. Kiyoshi Masui, a tanulmány társszerzője és az MIT fizikusa hangsúlyozta, hogy a galaxisok mindössze néhány százezer fényév átmérőjűek, a hiányzó anyagot viszont négy millió fényév távolságig sikerült kimutatni.
Ez a váratlan eredmény arra utal, hogy a galaxisokban zajló folyamatok sokkal nagyobb energiával és erőszakosabban lökik ki az anyagot, mint azt korábban feltételezték. A szakemberek szerint a fekete lyukakból kiinduló részecskesugarak és a szupernóva-robbanások felelősek azért, hogy a barionos anyag ilyen távoli területekre kerüljön. A galaxisok tehát egyáltalán nem nyugodt, rendezett rendszerek, hanem sokkal inkább hatalmas, anyagot kilövellő szökőkutakhoz hasonlítanak.
Az univerzum rejtélyeinek új kapcsolata
A kutatás nemcsak a hiányzó anyag rejtélyét oldotta meg, hanem rávilágított a gyors rádiókitörések és a barionos anyag közötti összefüggésre is. Az FRB-k eddig is az asztrofizika egyik legnagyobb talányának számítottak, hiszen 2007-es felfedezésük óta a csillagászok még mindig nem tudják pontosan, mi áll a hátterükben. Az új tanulmány azonban bebizonyította, hogy ezek a titokzatos jelek kiváló eszközt nyújtanak a világegyetem eddig láthatatlan szerkezeteinek feltérképezésére.
A csapat tagjai hangsúlyozták, hogy bár az első áttörés megtörtént, a kutatás még korántsem ért véget. A jelenlegi adatoknál jóval pontosabb mérésekre van szükség ahhoz, hogy teljes mértékben megértsük a hiányzó anyag eloszlását és a mögötte álló fizikai folyamatokat. Ahogy egyre több gyors rádiókitörést sikerül észlelni a jövőben, a modellek is egyre pontosabbá válnak majd.
„Először sikerült működésbe hoznunk ezt a módszert, és ahogy az adatok javulnak, egyre precízebb eredményeket kapunk” – összegezte Masui. A felfedezés nemcsak a hiányzó anyag hollétét tisztázta, hanem új megvilágításba helyezte a galaxisok közötti térben zajló, eddig alig ismert folyamatokat is. Az univerzum közönséges anyagáról alkotott képünk mostantól jóval teljesebb, és a csillagászoknak újabb eszköz áll rendelkezésükre a kozmosz mélyebb megértéséhez.
© IllustrisTNG/MIT News
Forrás: Gizmodo.com
