Быстрые радиовсплески впервые показали, как галактики «разглаживают» материю во Вселенной

Астрофизики впервые получили прямые наблюдательные свидетельства того, как активность галактик перераспределяет вещество в межгалактическом пространстве. Инструментом для этого стали быстрые радиовсплески — короткие, но чрезвычайно мощные импульсы радиоизлучения, приходящие к нам из далёких уголков Вселенной. Анализ примерно сотни таких сигналов показал: галактическая обратная связь действительно «разглаживает» распределение материи, делая его менее неоднородным. Однако масштаб этого эффекта оказался скромнее, чем предсказывали прежние теоретические оценки.

Метод основан на физике распространения радиоволн. Пролетая миллиарды световых лет сквозь разреженный газ между галактиками, импульс взаимодействует со свободными электронами, и его сигнал искажается — приходит с задержкой, зависящей от частоты. По величине этой дисперсии можно вычислить, сколько обычного, барионного вещества встретилось на пути, и насколько плотно оно сконцентрировано в разных областях космоса. В новой работе исследователи задействовали 114 быстрых радиовсплесков, что позволило прощупать низкие красные смещения — примерно до 0,3 — и масштабы порядка 0,1–3 h⁻¹ Мпк.

Сложность задачи в том, что на распределение материи влияет не только тёмная материя, тёмная энергия и нейтрино. Сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик и взрывы звёзд выбрасывают газ и энергию наружу, перетасовывая вещество на огромных расстояниях. Этот процесс способен имитировать эффекты, которые космологи привыкли приписывать фундаментальным силам и частицам. Отделить одно от другого — значит не ошибиться в интерпретации данных о тёмной материи, тёмной энергии и массе нейтрино.

Ограничения, полученные с помощью радиовсплесков, уже сопоставимы по точности с результатами рентгеновских и микроволновых наблюдений, включая данные телескопов eROSITA и Atacama Cosmology Telescope. Но настоящий скачок точности впереди: в Неваде строится комплекс Deep Synoptic Array, который должен заработать к 2029 году. Вместо нынешних сравнительно небольших выборок он будет находить десятки тысяч быстрых радиовсплесков. Это превратит их из экзотического инструмента в полноценный метод изучения самых тёмных и неуловимых составляющих Вселенной.

По материалам: iXBT