Исследователи обнаружили всю недостающую «нормальную» материю в огромном пространстве между звездами и галактиками, как подробно описано сегодня в журнале Nature.
Ведущий автор, доцент Жан-Пьер Маккар из отделения Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) в Университете Кертина, сказал, что астрономы ищут пропавшее вещество почти тридцать лет.
«Мы знаем из измерений Большого взрыва, сколько вещества было в начале Вселенной», – сказал он.
"Но когда мы заглянули в нынешнюю Вселенную, мы не смогли найти и половины того, что должно быть там. Было немного неловко."
«Межгалактическое пространство очень разрежено», – сказал он. "Пропавшее вещество было эквивалентно одному или двум атомам в комнате размером со средний офис."
"Поэтому было очень сложно обнаружить это вещество с помощью традиционных методов и телескопов."
Исследователи смогли напрямую обнаружить пропавшее вещество, используя явление, известное как быстрые радиовсплески – короткие вспышки энергии, которые, кажется, исходят из случайных направлений в небе и длятся всего миллисекунды.
Ученые еще не знают, что их вызывает, но это должно включать невероятную энергию, эквивалентную количеству, выпущенному Солнцем за 80 лет.
Их было трудно обнаружить, поскольку астрономы не знают, когда и где их искать.
Доцент Маккар сказал, что команда обнаружила пропавшее вещество, используя быстрые радиовсплески в качестве "космических станций взвешивания"."
«Излучение от быстрых радиовсплесков распространяется отсутствующим веществом так же, как вы видите, как цвета солнечного света разделяются в призме», – сказал он.
«Теперь мы смогли измерить расстояния до достаточно быстрых радиовсплесков, чтобы определить плотность Вселенной», – сказал он. "Нам нужно было всего шесть, чтобы найти это пропавшее вещество."
В данном случае недостающая материя – это барионная или «нормальная» материя, такая как протоны и нейтроны, из которых состоят звезды, планеты, а также вы и я.
Она отличается от темной материи, которая остается неуловимой и составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной.
Соавтор профессор Дж. Ксавье Прохаска из Калифорнийского университета в Санта-Крус сказал, что мы безуспешно искали это пропавшее вещество с помощью наших крупнейших телескопов более 20 лет.
«Открытие быстрых радиовсплесков и их локализация в далеких галактиках были ключевыми открытиями, необходимыми для разгадки этой загадки», – сказал он.
Доцент Райан Шеннон, другой соавтор из технологического университета Суинберна, сказал, что ключевым моментом был используемый телескоп, радиотелескоп CSIRO Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP).
«ASKAP имеет широкое поле зрения, примерно в 60 раз превышающее размер полной Луны, и может делать снимки с высоким разрешением», – сказал он. "Это означает, что мы можем относительно легко ловить всплески, а затем определять местоположение их родительских галактик с невероятной точностью.
«Когда вспышка достигает телескопа, он записывает воспроизведение в реальном времени за доли секунды», – сказал доктор Кейт Баннистер из национального научного агентства Австралии CSIRO, который разработал систему захвата импульсов, используемую в этом исследовании.
«Это позволяет с точностью определять местоположение быстрой радиовспышки до ширины человеческого волоса, находящегося на расстоянии 200 метров», – сказал он.
Доцент Маккар сказал, что исследовательская группа также установила взаимосвязь между тем, насколько далеко находится быстрый радиовсплеск и как он распространяется по Вселенной.
«Мы открыли эквивалент закона Хаббла-Леметра для галактик, только для быстрых радиовсплесков», – сказал он.
«Закон Хаббла-Леметра, который гласит, что чем дальше галактика от нас, тем быстрее она удаляется от нас, – лежит в основе всех измерений галактик на космологических расстояниях."
Быстрые радиовсплески, использованные в исследовании, были обнаружены с помощью ASKAP, который находится в радиоастрономической обсерватории Мерчисон в глубинке Западной Австралии. Международная команда, участвовавшая в открытии, включала астрономов из Австралии, США и Чили.
ASKAP – предшественник будущего телескопа с квадратной километровой решеткой (SKA).
SKA мог наблюдать большое количество быстрых радиовсплесков, что дало астрономам больше возможностей для изучения ранее невидимой структуры во Вселенной.