尽管它们的起源可能笼罩在神秘之中,但快速射电暴(FRB)可以用来探索宇宙中一些最大的奥秘。这包括探索暗物质(一种以某种方式主宰宇宙的看不见的物质)和暗能量(导致宇宙加速膨胀的神秘力量)的本质。它们甚至可以揭示中微子或“幽灵粒子”的奥秘。让我们深入探讨如何进行。
快速射电暴 是短暂但强烈的无线电波爆发,目前被认为是从快速旋转的死亡恒星中爆发出来的,具有宇宙中最强的磁场,称为 磁星的。当快速射电暴飞行数十亿光年到达地球时,它们会穿过星系中由气体和尘埃组成的稠密云。这种“宇宙雾霾”改变了原始的 FRB 信号。这意味着这些无线电波携带着宇宙中物质分布的指纹。
绘制星系中普通物质的分布和“笨拙”可以帮助追踪分布 暗物质影响 暗能量 和质量 中微子。
“我们发现快速射电暴是宇宙中物质分布的主要探测器,”团队负责人 Kritti Sharma 是一名研究生,他的同事是加州理工学院 (Caltech) 天文学教授维克拉姆·拉维 (Vikram Ravi),他也是该团队的一员。 他在一份声明中说。 “这些 FRB 数据可用于改进宇宙学实验,试图回答有关暗物质、暗能量和中微子质量的问题。”
在这项研究中,Ravi 和 Sharma 分析了大约 100 个 FRB 样本。这意味着科学家首次利用快速射电暴直接测量来自星系的所谓“反馈”对星系间大片区域物质团块的影响。
太空幽灵和黑暗宇宙
普通物质由原子组成 电子质子和中子仅占宇宙能量/物质预算的 5% 左右,尽管它包括恒星、行星、卫星、我们的身体、隔壁的猫以及我们每天看到的一切。
在这个预算中,剩余的 95% 由暗能量 (68%) 和暗物质 (27%) 组成。难怪科学家如此渴望更好地了解宇宙的这两个方面,有时统称为“黑暗宇宙”。
当我们考虑到这 5% 的宇宙中除了轻粒子或光子之外第二常见的粒子是中微子时,事情就变得更加模糊了。这些粒子被称为“幽灵粒子”,因为它们与其他物质粒子的相互作用非常罕见,以至于每秒约有 100 万亿中微子穿过你的身体而不留下任何痕迹。这是可能的,因为中微子几乎没有质量,科学家们希望准确测量这些宇宙幽灵的质量。
宇宙的这三种神秘元素在星系和星系团等大规模宇宙结构的演化中发挥了关键作用。反过来,这意味着测量物质的聚集可以揭示影响该聚集的宇宙各个方面的细节。
然而,科学家需要了解其他因素如何消除宇宙的块状。这包括通过进食从星系中心吸取的能量 超大质量黑洞一种宇宙反馈,可以消除星系外的块状宇宙物质。
“反馈使星系周围的气体变薄,并在很远的距离上重新分布物质。它以一种看起来与巨型中微子的作用、或者暗能量或暗物质理论预测的惊人相似的方式平滑物质团块,”拉维说。 “除非科学家能够独立测量这种反馈贡献,否则他们无法消除这些影响。”
这就是快速射电暴发挥作用的地方。
研究人员发现,虽然银河反馈确实可以平滑周围的物质,使其不那么结块,但其效果比之前测量的要弱。
亚利桑那大学的团队成员伊丽莎白·克劳斯在一份声明中说:“我们对快速射电暴的分析揭示了天体物理反馈喷出的气体如何抑制宇宙结构。” “考虑到我们的样本中只有大约 100 个 FRB,这真是太棒了。这只是一个开始。”
当加州理工学院的深度天气阵列 (DSA) 在内华达州投入使用时,FRB 太空探索可能会在 2029 年得到大力推动。这台强大的射电望远镜预计将发现数以万计的快速射电暴,这对于 宇宙学。
该团队的研究成果于周二(9 月 8 日)发表在期刊上。 自然天文学。








