Astronomii au identificat materia „lipsă” din univers: unde „se ascundea” și cum a fost găsită

Universul are două tipuri de materie.

Există materia întunecată invizibilă, cunoscută doar datorită efectelor sale gravitaționale la scară largă.

Și există materia obișnuită, cum ar fi gazul, praful, stelele, planetele.

Oamenii de știință estimează că materia obișnuită reprezintă doar aproximativ 15% din toată materia, dar au încercat mult timp să documenteze unde se află toată această materie, aproximativ jumătate din ea fiind încă necunoscută.

Cu ajutorul unor puternice rafale de unde radio emise din 69 de locații din cosmos, cercetătorii au descoperit acum materia „lipsă”, scrie Reuters. Aceasta se ascunde în principal sub formă de gaz distribuit în straturi subțiri, răspândit în vastele spații dintre galaxii, și a fost detectată datorită efectului pe care materia îl are asupra undelor radio care călătoresc prin spațiu, au spus cercetătorii.

Acest gaz rarefiat constituie mediul intergalactic, un fel de ceață între galaxii. Oamenii de știință determinaseră anterior cantitatea totală de materie obișnuită folosind un calcul care implica lumina observată rămasă în urma Big Bang-ului de acum aproximativ 13,8 miliarde de ani, care a dat naștere universului.

Dar nu au putut găsi jumătate din această materie. „Așadar, întrebarea cu care ne-am confruntat a fost: unde se ascunde? Răspunsul pare să fie: într-o rețea cosmică difuză și subțire, departe de galaxii”, a declarat Liam Connor, profesor de astronomie la Universitatea Harvard, autor principal al studiului publicat luni în revista Nature Astronomy. Cercetătorii au descoperit că o parte mai mică din materia lipsă se află în halourile de material difuz care înconjoară galaxiile, inclusiv Calea Lactee. Materia obișnuită este compusă din barioni, care sunt particule subatomice, protoni și neutroni, necesare pentru construirea atomilor. „Oamenii, planetele și stelele sunt alcătuite din barioni.

Materia întunecată, pe de altă parte, este o substanță misterioasă care constituie cea mai mare parte a materiei din univers.

Nu știm ce particule sau substanțe noi alcătuiesc materia întunecată.

Știm exact ce este materia obișnuită, doar că nu știam unde se află”, a spus Connor. Cum a ajuns atâta materie obișnuită în mijlocul pustietății? Cantități uriașe de gaz sunt expulzate din galaxii atunci când stele masive explodează în supernove sau când găurile negre supermasive din interiorul galaxiilor „râgâie”, expulzând materie după ce consumă stele sau gaz. „Dacă universul ar fi un loc mai plictisitor sau legile fizicii ar fi diferite, s-ar putea ca materia obișnuită să cadă în galaxii, să se răcească și să formeze stele, până când fiecare proton și neutron ar face parte dintr-o stea.

Dar nu asta se întâmplă”, a spus Connor. Astfel, aceste procese fizice violente aruncă materia obișnuită pe distanțe imense și o trimit în sălbăticia cosmică.

Acest gaz nu se află în starea sa obișnuită, ci mai degrabă sub formă de plasmă, cu electronii și protonii separați. Mecanismul utilizat pentru detectarea și măsurarea materiei obișnuite lipsă a implicat fenomene numite rafale radio rapide, sau FRB – impulsuri puternice de unde radio care emană din puncte îndepărtate ale universului.

Deși cauza exactă a acestora rămâne misterioasă, o ipoteză principală este că sunt produse de stele neutronice puternic magnetizate, resturi stelare compacte rămase după ce o stea masivă moare într-o explozie de supernovă. Pe măsură ce lumina călătorește de la sursa FRB-urilor către Pământ, aceasta se dispersează în diferite lungimi de undă, la fel cum o prismă transformă lumina soarelui într-un curcubeu.

Gradul acestei dispersii depinde de cantitatea de materie din calea luminii, oferind mecanismul pentru localizarea și măsurarea materiei care altfel ar rămâne nedescoperită. Oamenii de știință au utilizat undele radio transmise de 69 de FRB-uri, dintre care 39 au fost descoperite cu ajutorul unei rețele de 110 telescoape situate la Observatorul Radio Owens Valley al Caltech, lângă Bishop, California, numită Deep Synoptic Array.

Celelalte 30 au fost descoperite cu ajutorul altor telescoape. FRB-urile au fost localizate la distanțe de până la 9,1 miliarde de ani-lumină de Pământ, cele mai îndepărtate dintre cele înregistrate până acum.

Un an-lumină este distanța parcursă de lumină într-un an, adică 9,5 trilioane de km. Odată ce toată materia obișnuită a fost contabilizată, cercetătorii au putut determina distribuția acesteia.

Aproximativ 76% se află în spațiul intergalactic, aproximativ 15% în halourile galaxiilor, iar restul de 9% este concentrată în galaxii, în principal sub formă de stele sau gaz. „Acum putem trece la mistere și mai importante privind materia obișnuită din univers”, a spus Connor. „Și mai mult decât atât: care este natura materiei întunecate și de ce este atât de dificil de măsurat direct?” Editor : B.E.