Os cientistas encontram a matéria ausente do universo em ‘neblina cósmica’ intergalática
Os cientistas encontram a matéria ausente do universo em ‘neblina cósmica’ intergalática
Os pesquisadores usaram explosões cósmicas chamadas explosões de rádio rápidas para iluminar o meio intergalático
Os astrônomos há muito lutam para ver e estudar o gás diluído, escuro e poeira entre galáxias, descrito no conceito deste artista como filamentos azuis e roxos em uma vasta ‘web cósmica’.
Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images
Metade da matéria comum do universo estava faltando – até agora.
Os astrônomos usaram explosões misteriosas, mas poderosas de energia, chamadas explosões de rádio rápidas (FRBs) para detectar o assunto “normal” do universo pela primeira vez.
Esse material que faltava anteriormente não é matéria escura, a substância misteriosa que representa cerca de 85% do universo material, mas permanece invisível porque não interage com a luz. Em vez faz Interaja com a luz, mas até agora estava escuro demais para ver.
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Embora esse quebra -cabeça possa não receber tanta atenção quanto o enigma da matéria escura – pelo menos sabíamos qual é esse assunto que falta, enquanto a natureza da matéria escura é desconhecida – mas seu status AWOL tem sido um problema frustrante na cosmologia. O problema da matéria bariônica ausente persistiu porque se espalha incrivelmente fino através de halos que envolvam galáxias e em nuvens difusas que flutuam no espaço entre galáxias.
Agora, uma equipe de astrônomos descobriu e explicou essa matéria ausente do dia a dia, usando FRBs para iluminar estruturas finas entre nós e as fontes distantes dessas breve, mas poderosas rajadas de ondas de rádio.
“Os FRBs brilham através da névoa do meio intergalático e, medindo com precisão como a luz diminui, podemos pesar esse nevoeiro, mesmo quando é muito fraco ver”, estuda o líder da equipe Liam Connor, pesquisador do Centro de Astrofísica, Harvard & Smithsonian (CFA), disse em uma declaração.
Como os FRBs iluminam a falta de matéria
Os FRBs são pulsos de ondas de rádio que geralmente duram meros milissegundos, mas neste breve tempo eles podem emitir tanta energia quanto o sol irradia em 30 anos. Suas origens continuam sendo um mistério. Isso ocorre porque a curta duração desses flashes e o fato de que a maioria ocorrem apenas uma vez os tornam notoriamente difíceis de rastrear à sua fonte.
No entanto, por algum tempo, seu potencial para ajudar a “pesar” a questão entre as galáxias tem sido evidente aos astrônomos. Embora milhares de FRBs tenham sido descobertos, nem todos foram adequados para esse fim. Isso porque, para agir como um indicador da matéria entre o FRB e a Terra, a explosão de energia precisa ter um ponto de origem localizado com uma distância conhecida do nosso planeta. Até agora, os astrônomos só conseguiram executar essa localização por cerca de 100 FRBs.
Connor e colegas, incluindo o professor assistente do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), Vikram Ravi, utilizaram 69 FRBs de fontes a distâncias entre 11,7 milhões para cerca de 9,1 bilhões de anos-luz de distância. O FRB dessa distância máxima, FRB 20230521B, é a fonte FRB mais distante já descoberta.
O conceito deste artista mostra luz de uma explosão rápida de rádio em sua jornada pelo meio intergaláctico. Comprimentos de onda longos, mostrados em vermelho, são lentos em comparação com comprimentos de onda mais curtos e mais azuis, permitindo que os astrônomos “pesem” a matéria comum invisível.
Dos 69 FRBs usados pela equipe, 39 foram descobertos por uma rede de 110 radiotelescópios localizados no Observatório de Rádio Owen Valley da Caltech (OVRO) chamado Deep Synoptic Matriz (DSA). O DSA foi construído com a missão específica de detectar e localizar FRBs em suas galáxias domésticas.
Uma vez feito isso, os instrumentos no Observatório WM Keck do Havaí e no Observatório Palomar, perto de San Diego, foram usados a medida da distância entre a Terra e essas galáxias de origem FRB.
Muitos dos FRBs restantes foram descobertos pelo Pathfinder da Australian Square Kilomets Pathfinder (Askap), uma rede de radiotelescópios na Austrália Ocidental que se destacou na detecção e localização de FRBs desde que iniciou operações.
À medida que os FRBs passam pela matéria, a luz que os compreende é dividida em diferentes comprimentos de onda. É exatamente como o que acontece quando a luz solar passa por um prisma e cria um padrão de difração do arco -íris.
O ângulo da separação desses diferentes comprimentos de onda pode ser usado para determinar quanta matéria está nas nuvens ou estruturas pelas quais os FRBs passam.
“É como se estivéssemos vendo a sombra de todos os Baryons, com FRBs como a luz de fundo”, explicou Ravi. “Se você vir uma pessoa à sua frente, poderá descobrir muito sobre ela. Mas se você apenas vê a sombra deles, ainda sabe que eles estão lá e aproximadamente quão grandes eles são”.
Os resultados da equipe lhes permitiram determinar que aproximadamente 76% da matéria normal do universo se esconde no espaço entre galáxias, conhecido como meio intergaláctico. Eles descobriram que mais 15% são trancados nos vastos halos difusos em torno de galáxias. Os 9% restantes parecem estar concentrados nas galáxias, assumindo a forma de estrelas e gás galáctico frio.
A distribuição calculada pela equipe está de acordo com as previsões fornecidas por simulações avançadas do universo e sua evolução, mas representa a primeira evidência observacional disso.
Os resultados da equipe podem levar a uma melhor compreensão de como as galáxias crescem. Para Ravi, no entanto, este é apenas o primeiro passo em que os FRBs se tornam uma ferramenta vital em cosmologia, ajudando nossa compreensão do universo.
O próximo passo neste desenvolvimento pode muito bem ser o Radiotelescópio Planejado da Caltech, DSA-2000. Essa matriz de rádio, que deve ser construída no deserto de Nevada, poderia identificar e localizar até 10.000 FRBs todos os anos.
Isso deve aumentar nossa compreensão dessas poderosas explosões de ondas de rádio e aumentar sua utilidade como sondas do conteúdo de matéria bariônica do universo.
A pesquisa da equipe foi publicada na segunda -feira (16 de junho) na revista Nature Astronomy.
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