Vesmír skrývá velkou část své běžné hmoty, která tvoří hvězdy, planety a nakonec vše, co můžeme pozorovat. Po desetiletí zůstávala tato základní složka vesmíru v záhadném úkrytu a unikala přímé detekci astrofyziků.
Přesto tato hmota, známá jako baryonová, tvoří přibližně 16 % celkového složení vesmíru. Na rozdíl od temné hmoty, která je nezjistitelná, běžná hmota vyzařuje světlo. Její extrémní rozptyl v rozsáhlém mezigalaktickém prostředí však způsobil, že je pro běžná pozorování neviditelná.
Tuto přetrvávající kosmologickou záhadu se začalo dařit rozplétat díky inovativní metodě: využití rychlých rádiových záblesků (FRB). Tyto krátké, ale intenzivní energetické záblesky, které se šíří miliardy světelných let, posloužily jako „kosmické majáky“ k lokalizaci a kvantifikaci této skryté hmoty.
Rádiové záblesky odhalují skrytý vesmír
Ve studii zveřejněné v časopise Nature Astronomy učinili vědci z Caltechu a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics tento pozoruhodný objev. Jejich práce se zaměřila na to, jak rádiové záblesky při průchodu mezigalaktickým prostředím podléhají rozptylu, který zpomaluje jejich vlnové délky. Tento efekt umožňuje astronomům měřit hmotu na jejich dráze.
Kromě toho tým při své analýze zkoumal 69 FRB ve vzdálenosti až 9,1 miliardy světelných let od Země. Mezi nimi FRB 20230521B vyniká jako nejvzdálenější záblesk, který byl kdy zaznamenán. Přestože bylo objeveno více než tisíc FRB, pouze asi stovka z nich byla vystopována až do domovských galaxií; tento vzorek byl pro měření klíčový.
Třicet devět ze zkoumaných záblesků bylo navíc identifikováno pomocí kalifornské sítě radioteleskopů Deep Synoptic Array-110 (DSA-110). K určení vzdálenosti těchto jevů byly využity další observatoře, například W. M. Keck na Havaji a Palomar v San Diegu. Zbývajících třicet FRB bylo detekováno pomocí teleskopů v jiných částech světa, většinou díky australskému zařízení Square Kilometre Array Pathfinder.
Výsledky výzkumu nakonec potvrdily, že značná část běžné hmoty ve vesmíru, a to 76 %, je rozptýlena v mezigalaktickém prostředí. Dalších 15 procent se nachází v halech obklopujících galaxie, zatímco zbytek je soustředěn v nitru samotných galaxií. Toto rozložení potvrzuje předpovědi kosmologických simulací a upozorňuje na potenciál FRB pro další obory, jako je například určování hmotnosti neutrin.
Budoucnost výzkumu FRB
Využití FRB umožnilo vědcům nejen zmapovat baryonovou hmotu, ale také otevírá nové možnosti studia vesmíru. Tyto rádiové záblesky mohou například pomoci změřit Hubbleovu konstantu, což je hodnota, která popisuje rychlost rozpínání vesmíru. Přesnost měření této konstanty je klíčová pro pochopení vývoje a osudu vesmíru.
Kromě toho by FRB mohly poskytnout vodítka o povaze černých děr a neutronových hvězd, protože některé z těchto jevů by mohly být zodpovědné za generování záblesků. Lepší pochopení těchto událostí by mohlo vrhnout světlo na extrémní podmínky vesmíru a procesy probíhající v jeho nejhustších oblastech.
S rozvojem technologií a výstavbou nových radioteleskopů, jako je například soustava Square Kilometre Array (SKA), se očekává, že detekce a studium FRB se výrazně rozšíří. SKA, jedna z největších vědeckých infrastruktur na světě, umožní astronomům pozorovat vesmír v dosud nevídaných detailech, což zlepší naše chápání těchto záhadných rádiových záblesků a jejich úlohy ve vesmíru.
Rychlé rádiové záblesky nejen odhalily místo, kde se nachází chybějící běžná hmota ve vesmíru, ale také slibují převrat v našem chápání vesmíru v mnoha směrech. S každým novým objevem se astronomové přibližují k odhalení tajemství vesmíru.