Dzięki wykorzystaniu szybkich błysków radiowych (FRB, ang. fast radio burst), naukowcom udało się bezpośrednio zlokalizować tę brakującą materię i potwierdzić jej rozkład w przestrzeni kosmicznej.
Szybkie błyski radiowe to intensywne impulsy fal radiowych, trwające zaledwie kilka milisekund. Warto jednak pamiętać, że w tym krótkim czasie emitują one tyle energii, ile nasze Słońce wyemituje w ciągu 30 lat. Nie powinno zatem dziwić, że jak na razie ich dokładne pochodzenie wciąż pozostaje tajemnicą. Większość z nich to zdarzenia jednorazowe, trudne do uchwycenia i zlokalizowania. Mimo to naukowcy już od lat podejrzewali, że FRB mogą pełnić rolę naturalnych sond, dzięki którym można badać niemal niewidoczny ośrodek międzygalaktyczny.
Czytaj także: Zaskakujące źródło szybkiego błysku radiowego. Tam się go nikt nie spodziewał
Zespół badawczy pod kierownictwem Liama Connora z Centrum Astrofizyki Harvard & Smithsonian wykorzystał właśnie to niezwykłe zjawisko, aby przeanalizować, jak rozbłyski zwalniają w drodze od źródła do Ziemi, przechodząc przez rozproszoną materię w przestrzeni kosmicznej. Fale radiowe ulegają zjawisku dyspersji – ich różne długości fal są opóźniane w zależności od ilości napotkanej materii. Dokładne pomiary tego opóźnienia pozwoliły naukowcom oszacować ilość materii znajdującej się w pozornie pustej przestrzeni między galaktykami.
Do badania wykorzystano dane z 69 FRB pochodzących z odległości od 11,7 miliona do 9,1 miliarda lat świetlnych. Szczególnie istotne były sygnały pochodzące z FRB 20230521B – najodleglejszego błysku radiowego, jaki dotąd zarejestrowano. Spośród wszystkich FRB, aż 39 zostało precyzyjnie zlokalizowanych za pomocą sieci radioteleskopów Deep Synoptic Array (DSA) w Owens Valley Radio Observatory w Kalifornii. Następnie, przy użyciu teleskopów W. M. Kecka na Hawajach oraz Palomar Observatory, ustalono odległości do ich galaktyk macierzystych.
Dane zebrano również dzięki australijskiemu teleskopowi ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder), który jest jednym ze światowych liderów w wykrywaniu FRB. Analiza wszystkich sygnałów pozwoliła obliczyć, ile materii barionowej znajduje się w przestrzeni między źródłem a Ziemią.
Czytaj także: O krok od rozwiązania zagadki tajemniczych radiowych błysków z kosmosu! Satelity obserwowały moment ich emisji
Wyniki okazały się zgodne z wcześniejszymi prognozami modeli kosmologicznych. Okazało się, że materia tworząca gwiazdy i zimny gaz tworzący galaktyki to zaledwie 9 proc. materii barionowej. Kolejne 15 proc. znajduje się w rozproszonym halo otaczającym galaktyki. Aż 76 proc. materii barionowej natomiast znajduje się w dotychczas ignorowanym ośrodku międzygalaktycznym. Jest to pierwszy raz, gdy tak szczegółowy rozkład materii został potwierdzony poprzez bezpośrednią obserwację.
Odkrycie nie tylko rozwiązuje jedną z największych zagadek współczesnej kosmologii, ale również otwiera przed astronomami zupełnie nowe możliwości. Dzięki planowanej budowie nowej generacji sieci teleskopów DSA-2000, która będzie w stanie rejestrować i lokalizować nawet 10 000 FRB rocznie, naukowcy będą mogli tworzyć szczegółowe mapy rozkładu materii we Wszechświecie. To może zapoczątkować zupełnie nową erę badań nad strukturą kosmosu.