Нещодавно астрономи зробили дивовижне відкриття — таємничий і потужний сплеск радіохвиль досяг Землі після подорожі в космосі протягом 8 мільярдів років. Названий FRB 20220610A, це один із найвіддаленіших і найенергетичніших радіосигналів, які коли-небудь спостерігали.Швидкі радіосплески (FRB), включаючи цей конкретний, є надзвичайно інтенсивними спалахами радіохвиль, які тривають лише мілісекунди, але їх походження залишається джерелом великої інтриги та здивування. Ми досі не знаємо, що або хто надсилає ці спалахи енергії.

Природа цих сигналів ставить під сумнів наше розуміння Всесвіту, оскільки вони можуть походити з регіонів далеко за межі нашої галактики Чумацький Шлях, натякаючи на процеси та події, які ми тільки починаємо розуміти. Доктор Стюарт Райдер, шановний астроном з Університету Маккуорі в Австралії, є одним із відданої команди вчених, які старанно працюють над розгадкою таємниць цієї космічної загадки.

Завдяки передовим технологіям і спільним зусиллям вони прагнуть розшифрувати походження та наслідки цих швидких радіовипромінювань, потенційно відкриваючи нове розуміння фундаментальної роботи нашого Всесвіту та сил, які його формують.

Розуміння швидких радіосигналів (FRB)

Швидкі радіосплески, або FRB, є інтенсивними спалахами радіохвиль, які тривають лише мілісекунди. Вперше їх виявили у 2007 році, і з того часу вони викликають цікавість і захоплення наукової спільноти в усьому світі.

Наприклад, цей останній FRB випромінював енергію, еквівалентну енергії, яку виробляє наше Сонце за 30 років — і все це менш ніж за мить ока. Дослідники припускають, що ці космічні події можуть бути пов’язані з магнетарами, високоенергетичними залишками, залишеними після вибуху зірок.

Астрономи розгорнули австралійський квадратний кілометр Array Pathfinder (ASKAP), щоб виявити сплеск і відстежити його походження.

«Ми використовували радіотарілки ASKAP, щоб вміло визначити, звідки прийшов вибух», — каже доктор Райдер.

На цьому відкриття не закінчилося. Команда також виявила галактику-джерело за допомогою Дуже Великого Телескопа Європейської Південної Обсерваторії, виявивши, що вона старша та віддаленіша за будь-яке інше джерело FRB, знайдене на сьогодні.

«Зважування» Всесвіту за допомогою FRB

Вірте чи ні, але цей швидкоплинний космічний феєрверк може допомогти нам «зважити» Всесвіт. Існує розбіжність між кількістю нормальної матерії, яку ми можемо виявити, і тим, що, за теорією космологів, повинно існувати. Чи може відповідь бути за межами нашого візуального спектра?

«Більше половини нормальної матерії, яка повинна існувати сьогодні, відсутня», — каже професор Раян Шеннон. Він припускає, що ця «відсутня» матерія може ховатися у величезних просторах між галактиками, де вона надто гаряча та дифузна, щоб побачити її звичайними методами.

Введіть FRB. Їх унікальна здатність «відчувати» іонізований матеріал у майже порожньому просторі дозволяє вченим вимірювати матерію, розташовану між галактиками. Цей метод, створений у 2020 році покійним австралійським астрономом Жаном-П’єром Макквартом, тепер відомий як співвідношення Маккварта.

«Це виявлення підтверджує зв’язок Маккварта навіть для спалахів на півдорозі відомого Всесвіту», — додає Райдер.

Незабаром до пошуків долучаться нові телескопи

Майже 50 FRB були простежені до їх походження, і близько половини були виявлені за допомогою телескопа ASKAP.

Незважаючи на невідомі причини цих величезних спалахів , одне можна сказати напевно: FRB є звичайними явищами у космосі та мають величезний потенціал для просування нашого розуміння Всесвіту.

Професор Шеннон вважає, що майбутні радіотелескопи, які зараз будуються, дозволять виявити ще тисячі FRB.

«FRB є звичайним явищем і багатообіцяючим», — каже він. «Ми могли б використати їх, щоб створити нову карту структури Всесвіту та відповісти на великі питання про космологію».

Таємниця відсутньої матерії

Всесвіт величезний, і багато чого з нього все ще спантеличує нас, особливо невідповідність між спостережуваною та теоретичною матерією. Ця «відсутня речовина» належати до значної кількості, яка повинна бути там згідно з нашими поточними моделями космічної еволюції, але не була помічена.

Виявилося, що видима матерія, як-от зірки, планети та галактики, становить лише близько 5% загальної маси-енергетичної маси Всесвіту. Інші 95% вважаються темною матерією та темною енергією, які ми не можемо безпосередньо виявити. Ця прогалина викликає деякі серйозні питання про структуру та поведінку Всесвіту.

Дослідники вважають, що ця зникла речовина може існувати у формах, які важко помітити, як водень, що плаває в міжгалактичному середовищі.

Недавні дослідження за допомогою передових телескопів почали знаходити ці невловимі водневі хмари, припускаючи, що значна частина матерії Всесвіту може ховатися в цьому дифузному стані.

З’ясування того, що таке втрачена матерія та де вона знаходиться, є ключовим для отримання повної картини космічної еволюції та точного налаштування наших моделей того, як працює Всесвіт.

На щастя, відкриття FRB і їх здатність відстежувати приховану матерію може кардинально змінити наше розуміння космосу. Як зазначає професор Шеннон, навіть у майже порожньому просторі FRB можуть «бачити» електрони та вимірювати наявну речовину.

Захоплююче майбутнє досліджень FRB

Оскільки на горизонті з’являються більш досконалі радіотелескопи, майбутнє досліджень FRB виглядає яскравим. Кожне нове виявлення наближає нас до розкриття таємниць цих потужних космічних подій.

Окрім відображення структури Всесвіту, FRB можуть скерувати нас до фундаментальних питань про внутрішню роботу Всесвіту, наблизивши нас до космічних сил і подій, які формують наш космос. Незважаючи на зростання нашої бази знань, FRB залишаються однією з великих загадок Всесвіту. Коли дослідники глибше вивчають ці космічні спалахи, стає зрозумілим одне: ми все ще дуже мало знаємо про Всесвіт, у якому живемо. Повний текст дослідження опубліковано в журналі Science.

Група вчених з Массачусетського технологічного інституту (MIT) знайшла можливе пояснення напруги Хаббла, а також численним яскравим галактикам, які утворилися у молодому Всесвіті. Результати нового дослідження показали, що недостатнім фрагментом космічної головоломки може бути рання темна енергія. 

Кількість галактик, утворених у ранньому Всесвіті та виявлених за допомогою космічного телескопа «Джеймс Вебб», здивувала астрофізиків. Річ у тому, що їхня кількість значно перевищує прогноз Стандартної космологічної моделі (ΛCDM), а яскравість і маса ставлять під сумнів сучасне розуміння формування галактик. 

Автори дослідження, опублікованого в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, запропонували нове пояснення галактикам, що спостерігаються, звернувшись до моделі ранньої темної енергії (Early Dark Energy, EDE). Спочатку розроблена для вирішення проблеми напруги Хаббла — розбіжності у вимірах швидкості розширення Всесвіту — модель може пояснити несподівані спостереження обсерваторії Джеймс Вебб.

Нагадаємо, що рання темна енергія — це форма енергії, яка могла вплинути на швидкість розширення Всесвіту невдовзі після Великого вибуху. Включивши модель ранньої темної енергії до своїх розрахунків, дослідники розглянули вплив тимчасового сплеску темної енергії формування ореолів темної матерії. Ці ореоли, як зазначили вчені, є космічним каркасом, на якому будуються галактики. 

«Спочатку формуються структури із темної матерії, а потім усередині них формуються галактики. Таким чином, кількість яскравих галактик має бути пропорційною до кількості великих гало з темної матерії. Результати показали, що рання темна енергія збільшувала розмір та яскравість галактик у період зародження Всесвіту», — пояснили автори наукової роботи. 

Результати дослідження також свідчать, що невдовзі після Великого вибуху всі об’єкти у Всесвіті були більш численними та згрупованими. 

Подальші спостереження «Джеймса Вебба» будуть критично важливими для перевірки розробленої астрофізиками з MIT моделі, оскільки допоможуть визначити, чи є невідповідності, що спостерігаються, результатом нових фізичних процесів у самих галактиках або ж вказують на необхідність перегляду Стандартної космологічної моделі.