FRBs พบร่องรอยสสารปกติอีกครึ่งที่หายไป
การศึกษาครั้งสำคัญงานใหม่ได้ระบุตำแหน่งของสสารที่หายไปของเอกภพ และยังได้พบการปะทุคลื่นวิทยุเร็วที่ไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา
การปะทุคลื่นวิทยุเร็ว(fast radio bursts; FRB) ถูกใช้เพื่อนำทางนักดาราศาสตร์ที่ศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์(CfA) และสถาบันเทคโนโลจีแห่งคาลิฟอร์เนีย(Caltech) ได้แสดงว่าสสารปกติมากกว่าสามในสี่ในเอกภพ ถูกซ่อนอยู่ในก๊าซเบาบางที่อยู่ระหว่างกาแลคซี กลายเป็นก้าวสำคัญสู่การเข้าใจว่าสสารมีปฏิสัมพันธ์และมีพฤติกรรมในเอกภพอย่างไร พวกเขาใช้ข้อมูลใหม่เพื่อทำการตรวจสอบการกระจายของสสารปกติในใยเอกภพ(cosmic web) ในรายละเอียดได้เป็นครั้งแรก งานวิจัยเผยแพร่ในวารสาร Nature Astronomy
FRB เหตุการณ์หนึ่ง
เราทราบว่ามีสสารปกติ(baryonic matter) เกิดขึ้นมากแค่ไหนในช่วงเริ่มต้นของทุกอย่าง ต้องขอบคุณซากแสงไมโครเวฟพื้นหลังเอกภพ(cosmic microwave background) ที่เหลืออยู่จากบิ๊กแบง เมื่อนักดาราศาสตร์เปรียบเทียบปริมาณเริ่มต้น กับปริมาณสสารปกติที่มองเห็นบนท้องฟ้าก็มีความแตกต่างเกิดขึ้น เป็นเวลาหลายสิบปีที่นักวิทยาศาสตร์ทราบว่ามีสสารปกติอย่างน้อยครึ่งหนึ่งในเอกภพที่ยังหาไม่เจอ
ก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์ได้ใช้เทคนิคที่รวมถึงการสำรวจการเปล่งคลื่นรังสี
เอกซ์และอุลตราไวโอเลตจากเควซาร์ที่ห่างไกลเพื่อค้นหาร่องรอยของสสารที่หายไปในรูปของก๊าซอุ่นที่เบาบางมากระหว่างกาแลคซี เนื่องจากสสารปกติในก๊าซความหนาแน่นต่ำที่ร้อน กล้องโทรทรรศน์เกือบทั้งหมดจึงมองไม่เห็น ทิ้งให้นักวิทยาศาสตร์ต้องประเมินปริมาณหรือตำแหน่งของมันแทน
ภาพจากศิลปินแสดงการปะทุคลื่นวิทยุที่สว่าง(FRB) ในการเดินทางผ่านหมอกที่คั่นระหว่างกาแลคซีที่เรียกว่า ตัวกลางระหว่างกาแลคซี(intergalactic medium) ความยาวคลื่นที่ยาวแสดงเป็นสีแดง กำลังชะลอลงเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นสั้นกว่าซึ่งเป็นสีฟ้า ช่วยให้นักดาราศาสตร์ชั่งสสารปกติที่มองไม่เห็นได้
แต่การใช้ FRBs ซึ่งเป็นสัญญาณวิทยุสว่างอย่างรุนแรงเป็นช่วงสั้นเพียงพริบตา จากกาแลคซีที่ห่างไกล ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เพิ่งพบไม่นาน ก็ได้ตรวจสอบสสารปกติในเอกภพ แต่กระทั่งตอนนี้ก็ยังระบุตำแหน่งของมันไม่ได้ ในการศึกษาใหม่ นักวิจัยวิเคราะห์ FRB 60 เหตุการณ์ ที่อยู่ตั้งแต่ 11.74 ล้านปีแสง(FRB 20200120E ในกาแลคซี M81) จนถึง 9.1 พันล้านปีแสง(FRB 20230521B) ซึ่งไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา นี่ช่วยให้นักวิจัยได้ระบุสสารที่หายไปในอวกาศระหว่างกาแลคซี(intergalactic medium)
ปัญหาสสารปกติที่หายไปซึ่งมีมายาวนานหลายสิบปีโดยไม่ทราบว่าสสารเหล่านั้นมีอยู่จริงหรือไม่ Liam Connor นักดาราศาสตร์ที่ CfA และผู้เขียนนำการศึกษาใหม่ กล่าว มันมักจะเป็นแบบ มัน(สสาร) อยู่ที่ไหน ตอนนี้ต้องขอบคุณ FRBs เราทราบว่าสสารปกติสามในสี่นั้นกำลังล่องลอยอยู่ระหว่างกาแลคซีในใยเอกภพ พูดอีกอย่างก็คือ ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ทราบที่อยู่ของสสารที่หายไปนี้แล้ว
ด้วยการตรวจสอบว่า FRB แต่ละเหตุการณ์ส่งสัญญาณช้าลงมากแค่ไหนเมื่อมันวิ่งผ่านห้วงอวกาศ Connor และทีมก็ตามรอยก๊าซไปตามเส้นทาง FRBs ทำหน้าที่เป็นไฟฉายในอวกาศ เขากล่าว พวกมันฉายผ่านหมอกตัวกลางในอวกาศระหว่างกาแลคซี และโดยการตรวจสอบว่าแสงช้าลงมากแค่ไหนอย่างแม่นยำ เราก็สามารถชั่งหมอกนั้นได้ แม้ว่าพวกมันจะสลัวเกินกว่าจะมองเห็นได้
การ "ชั่ง" สสารปกติทีหายไป โดยการตรวจสอบความล่าช้าของ FRB
ผลที่ได้ออกมาอย่างชัดเจนคือ สสารปกติราว 76% ในเอกภพนั้นซ่อนอยู่ในตัวกลางส่วนใหญ่อยู่ในรูปก๊าซไฮโดรเจน อีก 15% อยู่ในกลดรอบกาแลคซีและกระจุกกาแลคซี และอีกเล็กน้อยที่อยู่ในดาวหรือกับก๊าซเย็นในกาแลคซี การกระจายลักษณะนี้สอดคล้องกับสิ่งที่ทำนายไว้จากแบบจำลองเสมือนจริงเอกภพวิทยาชั้นสูง แต่ไม่เคยได้ยืนยันโดยตรงมาก่อนจนกระทั่งตอนนี้
มันเป็นชัยชนะของดาราศาสตร์สมัยใหม่ Vikram Ravi ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ที่คัลเทค และผู้เขียนร่วมรายงานนี้ กล่าว เรากำลังเริ่มต้นได้เห็นโครงสร้างและองค์ประกอบของเอกภพในภาพใหม่ๆ ต้องขอบคุณ FRBs แสงวาบช่วงสั้นๆ เหล่านี้ช่วยให้เราได้ตามรอยสสารที่ควรจะมองไม่เห็นที่มีอยู่เต็มห้วงอวกาศอันเวิ้งว้างระหว่างกาแลคซี
การค้นพบสสารปกติที่หายไปไม่เพียงแต่เป็นก็หาที่อยู่หรือสำรวจปริมาณ การกระจายของพวกมันยังเก็บงำกุญแจเพื่อไขปริศนาลึกเกี่ยวกับว่ากาแลคซีก่อตัวอย่างไร, สสารเกาะกลุ่มในเอกภพอย่างไร และแสงเดินทางตลอดหลายพันล้านปีแสงได้อย่างไร
สัดส่วนของสสารปกติที่หายไป
สสารปกติถูกดึงเข้าหากาแลคซีโดยแรงโน้มถ่วง แต่หลุมดำมวลมหาศาล
(supermassive black hole) และดาวที่ระเบิดก็สามารถสาดพวกมันกลับออกไป เหมือนกับเทอร์โมสแทตอวกาศที่ทำให้ทุกอย่างเย็นลงถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป Connor กล่าว ผลสรุปของเราแสดงกลไกย้อนกลับนี้จะต้องมีประสิทธิภาพอย่างมาก สาดก๊าซออกจากกาแลคซีและเข้าสู่ตัวกลางระหว่างกาแลคซีแทน
และนี่ก็เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของเอกภพวิทยาการปะทุคลื่นวิทยุเร็ว เรากำลังเข้าสู่ยุคทอง Ravi ซึ่งทำหน้าที่เป็นผู้นำร่วมเครือข่าย DSA-110(Deep Synoptic Array-110) ของคัลเทค กล่าว กล้องโทรทรรศน์วิทยุรุ่นต่อไปอย่าง DSA-2000 และ Canadian Hydrogen Observatory and Radio-transient Detector จะตรวจจับ FRBs หลายพันเหตุการณ์ ช่วยให้เราได้ทำแผนที่ใยเอกภพด้วยรายละเอียดสูงอย่างไม่น่าเชื่อ
แหล่งข่าว phys.org : astronomers have found the home address for the universe’s “missing” matter
sciencealert.com : fast radio bursts reveal where the universe’s missing matter is hiding
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
