Астрономите вече използват мистериозните сигнали за изследване на разпределението на материята, а нов телескоп може да промени мащаба на изследванията

Мистериозните бързи радиоимпулси (FRB) могат да се превърнат в един от най-важните инструменти за изучаване на Вселената. Тези кратки, но изключително мощни сигнали позволяват на учените да изследват разпределението на материята в космоса. Това може да помогне за по-доброто разбиране на тъмната материя, тъмната енергия и неутриното.

FRB представляват кратки изблици на радиовълни. Според водещото обяснение те са свързани с магнетари - бързо въртящи се мъртви звезди с изключително силни магнитни полета.

Сигналите могат да изминат милиарди светлинни години, преди да достигнат Земята. По пътя си те преминават през облаци от газ и прах в различни галактики. Тази материя променя характеристиките на сигнала и оставя своеобразен отпечатък върху него.

Точно този отпечатък представлява интерес за астрономите. Чрез него те могат да получат информация за това къде и как е разпределена материята във Вселената.

„Установихме, че бързите  радиоимпулси са водещ инструмент за изследване на разпределението на материята във Вселената“, казва Критти Шарма, докторант, работещ с професора по астрономия Викрам Рави от Калифорнийският технологичен институт, известен още като Калтек (Caltech).

По думите ѝ данните от FRB могат да допълнят други космологични изследвания, които се опитват да отговорят на въпроси за тъмната материя, тъмната енергия и масата на неутриното.

Обикновената материя, от която са изградени звездите, планетите и всичко около нас, представлява около 5% от съдържанието на Вселената. Останалите приблизително 95% се свързват с тъмната енергия и тъмната материя.

Неутриното също представлява сериозно предизвикателство за учените. Тези частици почти не взаимодействат с обикновената материя. Смята се, че около 100 трилиона неутрино преминават през човешкото тяло всяка секунда, без да оставят забележима следа.

Затова учените се опитват да определят с по-голяма точност тяхната маса. Тя, както и свойствата на тъмната материя и тъмната енергия, влияят върху начина, по който материята се групира в големи космически структури. Проблемът е, че има и други процеси, които могат да променят това разпределение.

Един от тях е т.нар. космическа обратна връзка. Тя включва енергията, изхвърляна от центровете на галактиките от активни свръхмасивни черни дупки. Тази енергия може да разпръсне газ около галактиките и да направи разпределението на материята по-малко неравномерно.

„Процесът на обратна връзка разрежда газа около галактиките и преразпределя материята на огромни разстояния“, обяснява Рави. Според него ефектът може да изглежда много подобен на този от масивните неутрино или на ефектите, предвиждани от различни теории за тъмната енергия и тъмната материя.

Това създава проблем. Ако учените не могат отделно да измерят влиянието на галактическата обратна връзка, те трудно могат да разберат кой процес стои зад наблюдаваното разпределение на материята.

За новото изследване екипът на Рави и Шарма е анализирал около 100 бързи радиоимпулса. Това е първият случай, в който учените използват FRB, за да измерят директно влиянието на галактическата обратна връзка върху разпределението на материята в огромните пространства между галактиките.

Резултатите показват, че изхвърляният от галактиките газ наистина потиска образуването на неравномерности в космическата структура. Ефектът обаче се оказва по-слаб от измерваното в предишни изследвания. Елизабет Краузе от Университета на Аризона определя резултата като впечатляващ, особено предвид малкия размер на използваната извадка.

„Това е невероятно, като се има предвид, че имахме само около 100 FRB в нашата извадка. Това е само началото“, казва тя.

Именно броят на наблюдаваните FRB може да се окаже решаващ за бъдещите изследвания. През 2029 г. се очаква да започне работа Deep Synoptic Array (DSA) на Caltech в Невада. Радиотелескопът е проектиран да открива десетки хиляди бързи радиоимпулси. Това ще даде на астрономите много по-голям набор от данни и ще позволи по-прецизни измервания на разпределението на материята във Вселената.

Изследването на екипа е публикувано на 8 септември в списание Nature Astronomy.