Exploziile radio rapide (fast radio bursts sau FRB) durează doar câteva milisecunde, dar concentrează o energie echivalentă cu cea produsă de Soare în câteva zile. Originea acestor emisii de unde radio, extrem de scurte și foarte puternice, nu este pe deplin înțeleasă. Asta nu îi împiedică pe cercetători să le folosească lumina pentru a studia materia invizibilă din jurul galaxiilor și dintre ele.
Nu este vorba despre materia întunecată, substanța ipotetică despre care se presupune că înconjoară galaxiile și se întinde între ele. E vorba despre materia obișnuită, cea din care suntem alcătuiți, cunoscută și ca materie barionică. Ea devine ușor vizibilă odată ce este bine comprimată în stele strălucitoare sau în nori de gaz.
Aproximativ 40% din materia obișnuită din Univers era de negăsit. Ea plutea dispersată prin hăul cosmic sub forma unui gaz atât de fierbinte și difuz, încât niciun telescop optic nu o putea surprinde direct. Aici au intervenit exploziile radio rapide. Străbătând miliarde de ani-lumină, aceste fascicule traversează gazul fantomatic, iar fiecare particulă întâlnită le încetinește infim călătoria.
„Exact așa cum lumina soarelui se descompune în culori atunci când trece printr-o prismă, diferitele frecvențe ale FRB-urilor ajung la telescoapele noastre la momente ușor diferite. Undele de frecvență mai joasă sunt încetinite de gaz mai mult decât cele înalte. Măsurând acest decalaj temporal, putem calcula cu precizie cantitatea de materie cu care semnalul a interacționat de-a lungul drumului”, a explicat Kritti Sharma, de la Caltech, autorul principal al studiului.
Suflul ascuns al galaxiilor: de ce nu se adună materia la un loc
Echipa a analizat aproximativ 100 de FRB-uri. Noua cercetare arată că aceste explozii pot fi folosite pentru a estima cât de aglomerată este materia la scară largă în Univers.
Aglomerarea materiei obișnuite nu depinde doar de gravitație. Ea depinde și de marea necunoscută a Universului, materia întunecată, precum și de energia întunecată, despre care se crede că este responsabilă pentru expansiunea accelerată a cosmosului.
La acestea se adaugă neutrinii, particule minuscule și rapide care interacționează foarte puțin cu materia. La toate acestea se adaugă mecanismele violente din inima galaxiilor: jerbele de gaz fierbinte aruncate în spațiu de găurile negre supermasive — cunoscute ca nuclee galactice active (AGN) — și exploziile cataclismice de supernove.
Echipa s-a concentrat tocmai pe acest „suflu” intern, cunoscut în astrofizică drept feedback galactic. Fenomenul acționează ca un sistem uriaș de ventilație cosmică: în loc să permită gravitației să adune toată materia în aglomerări dense, aceste explozii violente o expulzează înapoi în spațiul dintre galaxii.
„Am făcut pasul următor, măsurând direct în ce măsură este redusă aglomerarea materiei de către acest suflu provenit de la galaxii, de la găurile negre active și de la exploziile de supernove”, a detaliat Sharma.
Magnetarele: motoarele colosale din spatele exploziilor
Se crede că FRB-urile sunt emise de magnetare, un tip de stea neutronică cu câmpuri magnetice extraordinare. Stelele neutronice se formează în anumite supernove, iar magnetarele au un magnetism atât de puternic încât una aflată la jumătatea distanței dintre Pământ și Lună ar distruge toate cardurile de credit de pe Pământ. Unele FRB-uri, însă, s-ar putea să nu provină dintr-o astfel de sursă.
Noua analiză dovedește încă o dată că, deși nu înțelegem pe deplin FRB-urile, le putem folosi pentru a studia probleme cosmologice complexe. Iar acesta este abia începutul.
„Aceste rafale radio cu durata de milisecunde schimbă cu adevărat ceea ce credem despre fizica formării galaxiilor. Înțelegem acum mult mai bine cum iau naștere galaxiile și cum circulă materia în interiorul lor — cum este expulzată de explozii și apoi atrasă treptat înapoi de gravitație. Reconstituim o imagine cosmologică cu totul nouă și independentă, folosind doar aceste străfulgerări radio.”, a declarat Sharma.
O nouă hartă a cosmosului: zeci de mii de explozii la orizont
În următorii ani vor deveni operaționale observatoare radio precum Deep Synoptic Array (DSA) de la Caltech și altele. Se așteaptă ca acestea să descopere zeci de mii de FRB-uri.
Combinate cu hărțile de precizie ale galaxiilor realizate de Euclid, de Telescopul spațial Nancy Grace Roman și de Observatorul Vera C. Rubin, aceste detecții ne vor oferi un instrument extraordinar pentru a urmări ceea ce nu putem vedea cu ușurință.
„Eșantioanele mai mari de FRB, combinate cu informații despre galaxii, cum ar fi pozițiile acestora, ne pot ajuta să cartografiem distribuția gazului din jurul acestor galaxii”, a declarat Sharma
Ceea ce la descoperire părea doar un impuls bizar și inexplicabil înregistrat de radiotelescoape devine astfel cel mai fin instrument al cosmologiei contemporane: o scânteie de câteva milisecunde capabilă să facă vizibilă însăși arhitectura ascunsă a Universului.
Ce s-a mai descoperit în Univers?
Cercetătorii propun lansarea unui „airbag” gigant în spațiu pentru a ne proteja de superfurtunile solare — iar experții spun că este „destul de fezabil”
Un semnal misterios din jurul Pământului ar putea fi materie întunecată
Universul continuă să se extindă cu viteză tot mai mare, dar nimeni nu știe de ce
Dacă oamenii ar merge la Polul Sud lunar, microbii lăsați acolo ar putea rezista mai bine decât ne-am aștepta
