Новое исследование позволило точно определить местоположение «потерянной» материи Вселенной и обнаружить самый далёкий из зарегистрированных быстрых радиоимпульсов (FRB). Используя FRB в качестве ориентира, астрономы из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт (CfA) и Калифорнийского технологического института показали, что более трёх четвертей обычной материи Вселенной скрывалось в разреженном газе между галактиками. Это стало важным шагом вперёд в понимании того, как материя взаимодействует и ведёт себя во Вселенной.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy
Учёные использовали новые данные для первого детального измерения распределения обычной материи в космической сети. Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41550-025-02566-y) в журнале Nature Astronomy.
Десятилетиями учёные знали о существовании как минимум половины обычной, или барионной материи Вселенной
Она состоит в основном из протонов, и её существование не поддавалось учёту. Ранее астрономы использовали такие методы, как рентгеновское излучение и ультрафиолетовые наблюдения далёких квазаров, чтобы обнаружить намёки на огромные объёмы этой пропавшей массы в виде очень тонкого тёплого газа между галактиками. Поскольку эта материя существует в виде горячего газа низкой плотности, она была в значительной степени невидима для большинства телескопов, оставляя учёным возможность лишь предполагать, но не подтверждать её количество или местоположение.
В новом исследовании учёные проанализировали 60 FRB
Они варьировались от ~11,74 миллиона [световых лет](https://phys.org/tags/light+years/) (FRB20200120E в галактике M81) до ~9,1 миллиарда световых лет (FRB 20230521B, самый далёкий FRB, зарегистрированный на данный момент). Это позволило точно определить местонахождение пропавшей материи — в пространстве между галактиками, или в межгалактической среде (IGM).
«Проблема „пропавших барионов“, существовавшая десятилетиями, заключалась не в том, существует ли эта материя, — сказал Лиам Коннор, астроном из Центра астрофизики и ведущий автор нового исследования. — Вопрос всегда был в другом: где она? Теперь, благодаря FRB, мы знаем: три четверти её плавает между галактиками в космической сети».
Измеряя, насколько каждый сигнал FRB замедлялся при прохождении через пространство, Коннор и его команда отслеживали газ на протяжении всего его пути. «FRB действуют как космические вспышки, — сказал Коннор, доцент астрономии в Гарварде. — Они пронизывают туман межгалактической среды, и, точно измеряя, насколько замедляется свет, мы можем взвесить этот туман, даже когда он слишком слаб, чтобы его можно было увидеть».
Результаты были ясны: примерно 76% барионной материи Вселенной находится в IGM. Около 15% находится в гало галактик, а небольшая часть — в звёздах или среди холодного галактического газа.
Это распределение соответствует прогнозам, полученным с помощью передовых космологических симуляций, но до сих пор не было подтверждено напрямую.
«Это триумф современной астрономии, — сказал Викрам Рави, доцент астрономии в Калифорнийском технологическом институте и соавтор статьи. — Мы начинаем видеть структуру и состав Вселенной в совершенно новом свете благодаря FRB. Эти короткие вспышки позволяют нам отследить невидимую материю, которая заполняет огромные пространства между галактиками».
Нахождение пропавших барионов — это не просто упражнение по составлению адресной книги или перепись населения
Их распределение является ключом к разгадке глубоких тайн о том, как формируются галактики, как материя скапливается во Вселенной и как свет проходит миллиарды световых лет.
«Барионы притягиваются в галактики гравитацией, но сверхмассивные чёрные дыры и взрывающиеся звёзды могут выталкивать их обратно — как космический термостат, охлаждающий всё, если температура становится слишком высокой, — сказал Коннор. — Наши результаты показывают, что эта обратная связь должна быть эффективной, выбрасывая газ из галактик в IGM».
И это только начало для космологии FRB. «Мы вступаем в золотой век, — сказал Рави, который также является соруководителем проекта Deep Synoptic Array-110 (DSA-110) Калифорнийского технологического института. — Радиотелескопы следующего поколения, такие как DSA-2000 и Канадская водородная обсерватория и детектор радиовсплесков, обнаружат тысячи FRB, что позволит нам составить карту космической сети в невероятных деталях».
Предоставлено Центром астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт