Астрономы взвесили Млечный Путь и обнаружили пропажу огромного количества материи
Вот уже более десяти лет так называемые быстрые радиовсплески (FRB) озадачивают ученых. Эти сверхкороткоживущие яркие вспышки радиоволн по небу происходят весь день, но никто пока не знает, что их вызывает.
Хотя FRB все еще остается загадкой, новые наблюдения этого странного явления могут действительно помочь астрономам узнать больше о наших собственных галактических окрестностях. В новом исследовании, представленном на пресс-конференции на 241-м собрании Американского астрономического общества, группа астрономов из Калифорнийского технологического института сообщила об измерении массы нашего Млечного Пути с помощью FRB — и оказалось, что наша галактика легче, чем ожидалось. Исследование ученых было принято к публикации в The Astrophysical Journal и доступно для чтения на сервере препринтов arXiv.org.
Астрономы Калифорнийского технологического института построили обсерваторию под названием Deep Synoptic Array (DSA), состоящую из 110 радиоантенн, расположенных в долине Оуэнс в Центральной Калифорнии на исконных землях племени Big Pine Paiute, чтобы проводить более точные измерения FRB.
Их цель — точно определить местоположение на небе каждого наблюдаемого ими FRB, чтобы помочь выяснить, откуда возникают эти вспышки. Эта задача требует очень детального разрешения — эквивалента обнаружения десятицентовой монеты на поверхности Луны.
В то же время массив должен обследовать большой участок неба, чтобы иметь надежду обнаружить чрезвычайно короткие вспышки. Съемка большого участка неба требует обработки большого количества данных, поэтому компьютеры массива обрабатывают 24 гигабайта в секунду. Это далеко за пределами возможностей большинства компьютеров, с которыми мы взаимодействуем.
В долгосрочной перспективе астрономы надеются построить еще более совершенную обсерваторию FRB, получившую название DSA-2000 — да, это массив из двух тысяч радиотарелок — в пустыне Невада. Но даже первоначальный DSA является мощным инструментом для наблюдения FRB.
«Сейчас DSA является ведущим в мире инструментом для этой цели», — сказал Викрам Рави, астроном Калифорнийского технологического института, на пресс-конференции. Только в 2022 году, в первый год своей работы, DSA-110 помог астрономам обнаружить 30 FRB с точным местоположением, что больше, чем 21, которые ученые ранее отследили за годы, прошедшие с момента обнаружения первого FRB в 2007 году.
По словам Рави, возможность точного определения особенно важна. «Выяснив, на что похожа среда FRB, мы можем кое-что сказать об их происхождении».
Тарелки в калифорнийской долине Оуэнс составляют массив, предназначенный для точного определения источников быстрых радиовсплесков.
И эти наблюдения не только дают астрономам ключ к разгадке тайны FRB, но и раскрывают невидимую материю вокруг нас. «Как оказалось, более 80% барионной материи — не темной материи, а на самом деле такой материи, как мы с вами — невидимы в ближайшей вселенной», — сказал Рави.
Эта скрытая материя действительно рассредоточена, поэтому нашим телескопам трудно ее увидеть. (Темная материя — это таинственная субстанция, которую астрономы не могут увидеть напрямую, но наблюдали благодаря ее гравитационному следу в галактиках.)
По мере того, как радиоволны распространяются от далеких галактик к нашим антеннам на Земле, определенные частоты волн будут задерживаться — показатель того, сколько материала находится между наблюдателем и FRB. Данные DSA показали, что в нашем Млечном Пути гораздо меньше обычной материи, чем ожидали астрономы. Исследователи обнаружили, что в то время как большая часть Вселенной состоит примерно из 16% обычной материи и 84% темной материи, наш Млечный Путь состоит менее чем из 10% обычной материи и более чем из 90% темной материи.
Эта неожиданная легкость может указывать на взрывы в прошлом нашей галактики.
«Эти результаты убедительно подтверждают сценарии, предсказанные моделированием формирования галактик, где процессы обратной связи вытесняют материю из гало галактик», — сказал Рави. Эти процессы являются «фундаментальными для формирования галактик, в результате чего материя циклически попадает в галактики и выбрасывается из них», добавил он.
Это только первый год наблюдений с недавно названным DSA, который начал ввод в эксплуатацию в феврале 2022 года, и обсерватория все еще набирает обороты, и только 63 из 110 тарелок участвуют в новом исследовании. Так что, вероятно, из этой калифорнийской долины выйдет гораздо больше, чтобы помочь разгадать историю FRB и многое другое.
