Forskare har lokaliserat universums ”saknade” materia i enorma moln kring galaxer

Astronomer har lokaliserat universums länge eftersökta "saknade" vanliga materia och funnit den spridd i enorma, diffusa moln som sträcker sig miljontals ljusår från galaxer – långt längre än vad simuleringar hade förutspått.

En ny kosmisk folkräkning

I en studie publicerad i Physical Review Letters har forskare från CHIME/Fast Radio Bursts Collaboration utvecklat en metod som korsrefererar tusentals detekteringar av snabba radiopulser (FRB) med de kartlagda positionerna för miljontals galaxer. Teamet, lett av Haochen Wang, doktorand vid MIT:s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, och Kiyoshi Masui, docent i fysik vid MIT, analyserade 2 870 FRB-signaler som fångats upp av radioteleskopet CHIME i British Columbia. De jämförde sedan data med positionerna för över sex miljoner galaxer katalogiserade av Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) vid Kitt Peak National Observatory i Arizona.sflorg+1

Tekniken bygger på en egenskap hos snabba radiopulser: när dessa millisekunder långa radiovågor färdas genom rymden blir de "utsmetade" av den materia de passerar genom. Våglängder med lägre energi fördröjs mer än de med högre energi, och genom att mäta graden av spridning kan forskare beräkna exakt hur mycket materia varje puls stött på under sin resa mot jorden.miragenews+1

Längre än väntat

Analysen visade att den saknade baryonska materian – protoner, neutroner och elektroner som inte redovisas av stjärnor och galaxer – samlas i diffusa "moln" kring galaxgrupper. Dessa moln sträcker sig cirka fyra miljoner ljusår från sina värdgalaxer, långt utöver vad datorsimuleringar hade förutspått.sflorg+1

"En galax är kanske några hundra tusen ljusår bred, och vi hittade saknad materia ut till cirka 4 miljoner ljusår," sa Masui. "Det är en bra bit längre än vad simuleringarna förutspår."sflorg

Resultaten tyder på att svarta håls jetstrålar, supernovor och andra energirika galaktiska processer driver ut gas med betydligt större kraft än vad forskare tidigare antagit. "Vi upptäcker att aktiviteten i galaxer är stökigare än vi trodde," sa Wang. "De fungerar mer som fontäner och skjuter verkligen ut gas över mycket stora avstånd."sflorg

Ett skalbart verktyg

Victoria Kaspi, professor i fysik vid McGill University och medförfattare till studien, kallade snabba radiopulser för "otroligt effektiva för att undersöka fördelningen av materia i universum." Eftersom CHIME har detekterat cirka 4 000 FRB:er sedan observationerna inleddes, förväntar sig teamet att metoden blir mer exakt i takt med att mer data samlas in. "Vi fick det att fungera för första gången, och kommer att få det att fungera ännu mer exakt när datakvaliteten förbättras," sa Masui.miragenews