O mare parte din masa Universului pare să fi dispărut – astronomii caută de zeci de ani acea materie lipsă care, conform modelului standard, ar trebui să existe, dar care nu a putut fi observată direct până acum. Această misterioasă materie barionică lipsă ar putea reprezenta chiar jumătate din întreaga materie vizibilă a universului și se ascunde în principal în norii de gaz rarefiat dintre galaxii. Problema este că aceste gaze au o densitate atât de scăzută încât rămân aproape invizibile pentru telescoapele obișnuite.

Oamenii de știință au apelat însă la un instrument neașteptat: exploziile rapide de unde radio, sau FRB-uri. Aceste erupții radio extrem de puternice, care durează doar câteva milisecunde, provin din galaxii îndepărtate și, pe parcursul călătoriei lor, traversează materia rarefiată dintre galaxii. Semnalele FRB poartă informații precise despre mediul intergalactic, cu ajutorul cărora poate fi detectată prezența materiei barionice lipsă.

Atunci când undele unei explozii rapide radio străbat plasma, componentele cu frecvențe diferite se propagă cu viteze diferite – fenomen numit dispersie. Astronomii pot calcula, din gradul de dispersie, câtă materie a traversat semnalul. Observațiile de până acum indică faptul că valorile de dispersie măsurate de FRB-uri se potrivesc exact cu modelul teoretic al materiei barionice lipsă, ceea ce ar putea aduce un progres major în cercetare.

FRB-urile ca sonde cosmice

Exploziile rapide de unde radio sunt fascinante nu numai prin raritatea lor, ci și prin faptul că ajută la cartografierea distribuției de materie, până acum invizibilă, a universului. Deoarece aceste semnale pot parcurge distanțe de miliarde de ani-lumină, ele traversează numeroase galaxii și regiuni intergalactice. Fiecare FRB funcționează ca un fel de radiografie cosmică a materiei intermediare.

Cercetătorii identifică tot mai multe surse de FRB, iar cu ajutorul rețelei de radiotelescoape ALMA din Chile și al observatorului canadian CHIME, au reușit să localizeze câteva erupții care se repetă. FRB-urile repetitive sunt deosebit de valoroase, deoarece observarea lor multiplă permite măsurători mai precise ale dispersiei și eliminarea incertitudinilor. Datele obținute până acum arată că densitatea de materie dedusă din FRB-uri corespunde foarte bine modelelor cosmologice.

Deși originea exactă a fenomenului rămâne încă dezbătută – ar putea fi vorba de fuziuni de stele neutronice, erupții magnetice stelare sau chiar activitatea găurilor negre – utilitatea FRB-urilor în studierea materiei cosmice este incontestabilă. Pe măsură ce tot mai multe astfel de erupții sunt detectate, harta distribuției materiei lipsă devine tot mai precisă. Acest lucru ar putea ajuta la înțelegerea modului în care este structurată arhitectura la scară largă a universului.

În zorii unei noi ere

În ultimii ani, cercetarea exploziilor rapide de unde radio a cunoscut o dezvoltare explozivă. Dacă în 2007 era cunoscut un singur FRB, astăzi sunt catalogate câteva sute, iar numărul lor crește constant. Noile telescoape planificate, precum brazilianul BINGO și chinezescul FAST, au fost optimizate special pentru vânătoarea de FRB-uri. Scopul nu este doar găsirea materiei lipsă, ci și cartografierea densității și temperaturii rețelei cosmice.

Problema materiei barionice lipsă este importantă și pentru că absența ei reprezintă una dintre cele mai mari provocări la adresa modelului cosmologic standard. Dacă FRB-urile vor reuși să detecteze această materie, se vor confirma modelul Big Bang-ului și teoriile actuale despre materia întunecată. În caz contrar, va trebui să căutăm fenomene fizice noi – cum ar fi particule exotice sau teorii modificate ale gravitației.

În viitor, se așteaptă ca FRB-urile să ajute nu numai la găsirea materiei lipsă, ci și la determinarea mai precisă a constantei Hubble. Combinând dispersia cu deplasarea spre roșu, astronomii pot efectua măsurători independente de distanță, ceea ce ar putea revoluționa estimarea parametrilor cosmologici. Astfel, exploziile rapide de unde radio devin unul dintre cele mai eficiente instrumente ale astrofizicii moderne.

Sursa: Universetoday.com