Constraining the Baryon Fraction in Extragalactic Diffuse Ionized Gas with 124 Localized Fast Radio Bursts
Unter Verwendung einer Stichprobe von 124 lokalisierten Fast Radio Bursts schränkt diese Studie den Baryonanteil im extragalaktischen diffusen ionisierten Gas auf über 90 % ein, was starke Beweise dafür liefert, dass der Großteil der fehlenden Baryonen des Universums in dieser Phase des intergalaktischen Mediums existiert.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich das Universum als einen riesigen, unsichtbaren Ozean vor. Seit Jahrzehnten versuchen Astronomen, das „Wasser“ in diesem Ozean zu zählen – die normale Materie, die aus Atomen, Sternen und Planeten besteht, bekannt als Baryonen. Wir wissen genau, wie viel Wasser dort sein sollte, basierend auf dem Nachleuchten des Urknalls und dem Rezept für das frühe Universum. Doch wenn wir uns umsehen, finden wir nur etwa 18 % dieses Wassers in Form von Galaxien, Clustern und dem Gas, das um sie herumwirbelt. Weitere 53 % finden sich in einem warmen, dünnen Nebel zwischen den Galaxien. Das lässt 30 % der normalen Materie des Universums völlig verschwunden zurück. Es ist, als würde man einen Kuchen nach einem Rezept backen, das zwei Tassen Mehl verlangt, aber wenn man den fertigen Kuchen wiegt, findet man nur anderthalb Tassen. Wo ist der Rest geblieben? Wissenschaftler vermuten, dass die fehlenden Zutaten in einem diffusen, superheißen, ionisierten Gas versteckt sind, das zu schwach ist, um direkt gesehen zu werden. Um dieses Rätsel zu lösen, nutzen Forscher kosmische „Botschafter“ namens Fast Radio Bursts (FRBs). Dies sind kurze, intensive Blitze von Radiowellen aus dem tiefen Weltraum. Während sie in Richtung Erde reisen, ziehen sie durch das unsichtbare Gas, und das Gas verlangsamt verschiedene Farben der Radiowelle unterschiedlich stark. Diese „Dehnung“ des Signals, genannt Dispersion, wirkt wie ein kosmischer Maßstab, der uns genau verrät, wie viel Gas das Signal durchquert hat.
In dieser neuen Studie nutzte ein Forscherteam die neueste Charge von 124 lokalisierten Fast Radio Bursts, um endlich einen guten Blick auf dieses fehlende Gas zu werfen. Stellen Sie sich diese Ausbrüche wie 124 verschiedene Taschenlampen vor, die durch den kosmischen Ozean leuchten. Indem sie maßen, wie sehr das Signal jeder Taschenlampe „gestreckt“ wurde, und die bekannten Mengen an Gas in unserer eigenen Milchstraße sowie in den Galaxien, von denen die Ausbrüche ausgingen, abzogen, konnten die Wissenschaftler die Menge des Gases im Raum zwischen den Galaxien isolieren. Sie testeten dies gegen drei verschiedene Modelle der Expansion und des Verhaltens des Universums, einschließlich solcher, die nahelegen, dass sich die Kraft, die das Universum auseinandertreibt (Dunkle Energie), im Laufe der Zeit verändern könnte. Die Ergebnisse waren bemerkenswert: Die Daten legen stark nahe, dass die fehlenden Baryonen tatsächlich in diesem diffusen, ionisierten Gas versteckt sind. Tatsächlich findet die Studie heraus, dass mehr als 90 % aller normalen Materie des Universums in diesem unsichtbaren, heißen Nebel residieren. Obwohl die Forscher nicht beweisen konnten, dass sich die Menge des Gases im Laufe der Zeit des Universums verändert, bestätigten sie jedoch, dass die „fehlende“ Materie gar nicht fehlt – sie ist nur sehr schwer zu sehen. Dieser Befund liefert eine kraftvolle Lösung für das jahrzehntealte „fehlende Baryonenproblem“ und bestätigt, dass das Universum voll von der Materie ist, die wir erwartet haben, sie sich nur in offenkundiger Weise versteckt.
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