Ett nytt slag av GPS i sökandet efter saknad materia

 

Bild https://www.cfa.harvard.edu En banbrytande studie ledd av Centrum för astrofysik | Harvard & Smithsonian (CfA) har lokaliserat universums "saknade" materia med hjälp av snabba radioblixtar (FRB). Korta ljusstarka radiosignaler från avlägsna galaxer. Illustratörens bild ovan avbildar en ljus puls av radiovågor (FRB) på sin färd genom stoff och gas mellan galaxer. Det så kallade intergalaktiska mediet. Långa våglängder visas i rött vilka saktas ner jämfört med kortare blåare våglängder vilket gör det möjligt för astronomer att "väga" den annars osynliga vanliga materian. Foto: Melissa Weiss/CfA

I en ny banbrytande studie har lokaliserats platsen för universums "försvunna" materia och upptäckts den mest avlägsna snabba radioblixten (FRB) som hittills registrerats. Med radioblixtar som vägledning har astronomer vid Centrum för astrofysik | Harvard & Smithsonian (CfA) och Caltech visat att mer än tre fjärdedelar av universums vanliga materia är dold i den tunna gasen mellan galaxer vilket är ett stort steg framåt för att förstå hur materia interagerar och beter sig i universum. Forskarna har använt den nya datan till att göra den första detaljerade mätningen av vanlig materias fördelning i den kosmiska väven.

I årtionden har forskare vetat att minst hälften av universums vanliga materia (baryoniska materia sådan vi består av bland annat) som främst består av protoner inte kunde redovisas då man inte visste var den fanns. Tidigare har astronomer använt sig av bland annat röntgenstrålningsfältet och ultravioletta observationer av avlägsna kvasarer för att söka efter ledtrådar till stora mängder av denna saknade massa kanske i form av mycket tunn, varm gas mellan galaxerna. Eftersom materian existerar som het gas med låg densitet var den i stort sett osynlig för de flesta teleskop. Men forskarna kunde uppskatta att den fanns men inte bekräfta dess mängd eller plats.

Här kom radioblixtar in i bilden korta, ljusstarka radiosignaler från avlägsna galaxer som forskare först nyligen har visat kan mäta materia (obs det handlar inte om mörk materia) i universum, men som tills nu inte har kunnat hitta dess position.

 I den nya studien analyserade forskarna 60 radioblixtar, från ~11,74 miljoner ljusår bort ex FRB20200120E till galaxen M81 som finns ~9,1 miljarder ljusår bort. FRB 20230521B är den mest avlägsna radioblixt som registrerats. Detta gjorde det möjligt att koppla den försvunna materian till utrymmet mellan galaxer eller som det kallas det intergalaktiska mediet (IGM).

– Det flera decennier gamla problemet med den försvunna baryonen handlade aldrig om huruvida materian existerade, beskriver Liam Connor, astronom vid CfA och huvudförfattare till den nya studien. "Det var alltid: Var är den? Nu, tack vare radioblixtar, vet vi att tre fjärdedelar av den flyter mellan galaxer i form av mycket tunn gas i det kosmiska nätet. Med andra ord känner forskarna nu till var den "försvunna" materian finns.

Studien publicerades i dagarna i Nature Astronomy.