Тайна пропавшей материи: учёные обнаружили недостающее вещество Вселенной

Учёные обнаружили недостающее вещество во Вселенной. Об этом сообщили в австралийском Международном центре радиокосмических исследований. Из измерений Большого взрыва было известно, сколько всего материи было в самом начале. Однако в нынешней Вселенной удавалось определить лишь часть этого объёма. Обнаружить пропавшую материю смогли благодаря изучению мощных радиовсплесков. Эти вспышки учёные сравнили со «станциями космического взвешивания». Проанализировав полученные данные, астрофизики стали лучше понимать невидимую структуру Вселенной.

Астрофизики Австралии, Соединённых Штатов и Чили из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) заявили об обнаружении недостающей материи, которая образовалась после Большого взрыва. Об этом сообщается в журнале Nature.

Как сообщили исследователи, количество изначального вещества во время Большого взрыва было вдвое большим, чем то, что показывали измерения нынешней Вселенной. Тайна пропажи половины материи около 30 лет занимала умы астрофизиков всего мира. Уточним, речь идёт не об обнаружении загадочной тёмной материи, составляющей около 85% вещества Вселенной, а о нахождении ранее предсказанного, но не найденного объёма привычной формы материи — вещества из протонов и нейтронов.

Ранее астрофизики уже пытались найти недостающую материю, но тайна так и не была разгадана.

Разгадать загадку помогло исследование астрофизического феномена быстрых радиовсплесков — единичных радиоимпульсов длительностью в несколько миллисекунд. Эти мощные вспышки энергии неизвестного происхождения приходят со случайных направлений и регулярно регистрируются телескопами.

Эти вспышки учёные использовали в качестве своеобразных «станций космического взвешивания» Вселенной. По утверждению астрофизиков, проходящие через абсолютно пустое космическое пространство волны от быстрых радиовсплесков распространяются с одинаковой скоростью. Однако при встрече с недостающей «потерянной» материей Вселенной скорость распространения радиоволн изменяется.

«Межгалактическое пространство — это очень разреженная среда. Объём недостающей материи был сопоставим с объёмом одного-двух атомов в помещении размером со средний офис. Так что выявить такую материю традиционными методами и телескопами было очень трудно», — сообщил ведущий автор исследования, сотрудник ICRAR Жан-Пьер Маккар.

Уловить разницу в скорости распространения волн и использовать её для измерения плотности и расчётов количества вещества во Вселенной удалось с помощью мощных радиотелескопов.

«Недостающая материя рассеивает излучение быстрых радиовсплесков подобно тому, как призма разделяет солнечный свет на цвета. Теперь нам удалось измерить расстояние до достаточного количества источников, чтобы определить плотность Вселенной. Для обнаружения недостающей материи нам хватило всего лишь шести всплесков», — пояснил Жан-Пьер Маккар.

Главным и ключевым телескопом исследования учёные называют австралийский радиоинтерферометр АСКАП (Australian Square Kilometre Array Pathfinder, ASKAP). Также в работе были использованы данные с «Очень большого телескопа» (Very Large Telescope, VLT) в Чили.

По словам учёных, АСКАП обладает полем зрения, в 60 раз превышающем размер полной Луны, что позволяет снимать данные небосвода в высоком разрешении, а также с большой точностью определять местоположение галактик, в которых происходят быстрые радиовсплески. 

«Когда излучение радиовсплеска достигает телескопа, он в течение доли секунды делает запись повтора произошедшего. Это позволяет определить местоположение быстрого радиовсплеска с точностью до толщины человеческого волоса, удалённого на расстояние 200 метров», — сообщил разработавший систему захвата импульсов сотрудник Государственного объединения научных и прикладных исследований (Австралия) Кит Баннистер.

Как сообщили учёные, для дальнейшего изучения невидимой структуры Вселенной и наблюдения за ещё большим количеством радиовсплесков будет использоваться Телескоп квадратного километра (Square Kilometre Array, SKA), который уже в этом году придёт на смену радиоинтерферометру АСКАП и выйдет на полную мощность к 2023 году.