Fast Radio Bursts ద్వారా శాస్త్రవేత్తలు విశ్వంలోని మిస్సింగ్ పదార్థాన్ని గుర్తిస్తున్నారు

Fast radio bursts విశ్వ లెక్కల కోసం కొత్త సాధనంగా మారుతున్నాయి

దశాబ్దాలుగా, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు విశ్వపు లెక్కల్లో ఒక మొండిచిక్కును ఎదుర్కొంటున్నారు. ప్రాథమిక బ్రహ్మాండంపై చేసిన గణనలు సాధారణ పదార్థం, అంటే నక్షత్రాలు, గ్రహాలు, వాయువు, మనుషులను రూపొందించే అణువులు, నేటి దూరదర్శకాలతో గెలాక్సీలు మరియు నక్షత్రాల లోపల నేరుగా లెక్కించగలిగేదానికంటే చాలా ఎక్కువగా కనిపించాలి అని సూచిస్తున్నాయి. జూలై 21న, పరిశోధకులు ఆ మిస్సింగ్ భాగాన్ని గుర్తించడానికి కొత్త మార్గాన్ని వివరించారు; అందుకు ఖగోళశాస్త్రంలోని అత్యంత సంక్షిప్తమైన, అత్యంత శక్తివంతమైన సంకేతాలలో ఒకటైన fast radio bursts‌ను ఉపయోగించారు.

MIT శాస్త్రవేత్తలు CHIME/FRB Collaborationలో భాగంగా నిర్వహించి Physical Review Lettersలో నివేదించిన ఈ పని, రేడియో bursts అంతర్గ్రహీయ అంతరిక్షం గుండా ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు ఎలా వక్రీకరించబడతాయో ఉపయోగిస్తుంది. ఫలితం, అనేక cosmologists దీర్ఘకాలంగా అనుమానించిన కానీ ప్రత్యక్ష ఆధారాలతో ఖచ్చితంగా నిర్ధారించలేకపోయిన దృశ్యాన్ని సూచిస్తోంది: విశ్వంలోని “మిస్సింగ్” సాధారణ పదార్థంలో చాలా భాగం గెలాక్సీ సమూహాల చుట్టూ ఉన్న విస్తృత మేఘాలలో విస్తరించి ఉంది, మరియు ఆ మేఘాలు ఊహించినదానికంటే దూరంగా వ్యాపించి ఉన్నాయి.

కనిపించనిది పదార్థం కాదు, నమ్మదగిన పటం

సమస్య ఎప్పుడూ శాస్త్రవేత్తలు పదార్థం మాయమైందని అనుకోవడం కాదు. బదులుగా, యువ విశ్వం మరియు తరువాతి బ్రహ్మాండ నిర్మాణంపై ఉన్న కొలతలు, ఎక్కువ మందికి విశ్వంతో అనుసంధానమయ్యే ప్రకాశవంతమైన నిర్మాణాలకు బయట గణనీయమైన సాధారణ పదార్థం ఉండాలని దీర్ఘకాలంగా సూచిస్తున్నాయి. నక్షత్రాలు, గెలాక్సీలు కలిపి మొత్తం అంచనాలో ఒక భాగమే. మిగతాది గెలాక్సీల మధ్య మరియు చుట్టూ ఉన్న వాయువులో సన్నగా విస్తరించి ఉందని భావించారు, అందువల్ల దాన్ని నేరుగా గుర్తించడం కష్టం అయ్యింది.

అక్కడే fast radio bursts, లేదా FRBs, ఉపయోగకరంగా మారుతాయి. ఇవి కేవలం మిల్లీసెకన్లు మాత్రమే నిలిచే, దూర విశ్వంలోని శక్తివంతమైన సంఘటనల నుంచి వచ్చే అత్యంత ప్రకాశవంతమైన రేడియో తరంగాల మెరుపులు. ఒక FRB అంతరిక్షంలో ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు, అది దాటే పదార్థం దాని సంకేతాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. అందించిన నివేదికలో, సంకేతం కాలంలో “smeared” అవుతున్నట్లు వివరించారు. మార్గంలో ఎక్కువ పదార్థం ఉంటే, burst భూమిని చేరే సమయానికి మరింత smeared‌గా ఉంటుంది.

ఈ ప్రాథమిక ప్రభావం, లేకపోతే చూడటానికి కష్టమైన పదార్థాన్ని పరిశీలించడానికి FRBs‌ను probe‌లుగా ఉపయోగించే మార్గాన్ని ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు ఇస్తుంది. వక్రీభావంలో ఎంత భాగం గెలాక్సీల లోపల ఉన్న పదార్థం వల్ల, ఎంత భాగం ఇతరత్రా ఉన్న విస్తృత వాయువు వల్ల వస్తోందో వేరు చేయడమే సవాలు.

కొత్త పద్ధతి burst డేటాను గెలాక్సీ స్థానాలతో కలుపుతుంది

MIT నేతృత్వంలోని బృందం ఆ సమస్యను గణాంకపరంగా సమర్థించింది. అందించిన మూల పాఠ్య ప్రకారం, పరిశోధకులు భూమిపై గుర్తించిన వేలాది FRB సంకేతాల smear‌ను కొలిచి, ఆ కొలతలను విశ్వమంతటా ఉన్న గెలాక్సీల స్థానాలతో పోల్చారు. దాంతో, ప్రతి burst యొక్క వక్రీభావంలో ఎంత భాగం గెలాక్సీలకు సంబంధించిన పదార్థం వల్ల, ఎంత భాగం చుట్టూ ఉన్న అంతరిక్షంలోని ఇతర పదార్థం వల్ల వచ్చిందో అంచనా వేయగలిగారు.

ఈ దశ ప్రాముఖ్యత కేవలం మిస్సింగ్ పదార్థం ఉందని సూచించడమే కాదు. అది ఆ పదార్థం ఎక్కడ ఎక్కువగా కేంద్రీకృతమై ఉంటుందో కూడా చూపిస్తుంది. సాధారణ పదార్థం గెలాక్సీ సమూహాలను చుట్టుముట్టిన అత్యంత విస్తృత మేఘాలలో కేంద్రీకృతమై ఉందని, ఆ మేఘాలు శాస్త్రవేత్తలు ఊహించినదానికంటే పెద్ద దూరాల వరకు వ్యాపించి ఉన్నాయని పరిశోధకులు చెబుతున్నారు.

ప్రాయోగికంగా, దీని అర్థం గెలాక్సీలు సాధారణ నక్షత్ర-మరియు-డిస్క్ చిత్రణ సూచించే దానికంటే చాలా విస్తృతమైన అంతరిక్ష ప్రాంతాన్ని ప్రభావితం చేయవచ్చన్నమాట. పదార్థం ఆప్టికల్ చిత్రాలలో కనిపించే ప్రకాశవంతమైన నిర్మాణాలకే పరిమితం కాదు. బదులుగా, దాని గణనీయమైన భాగం విస్తరించిన, మసక halos మరియు పరిసరాలలో ఉండవచ్చని తెలుస్తోంది; వాటిని నేరుగా గమనించడం కష్టం.

ఒక లెక్కల సమస్యకన్నా ఈ ఫలితం ఎందుకు ముఖ్యమైనది

కాస్మిక్ మిస్సింగ్-మేటర్ అధ్యయనాలు కేవలం లెక్కల వ్యాయామాలు కావు. సాధారణ పదార్థం చివరికి ఎక్కడ చేరుతుందో, గెలాక్సీలు ఎలా ఏర్పడతాయి, ఎలా పెరుగుతాయి, మరియు ఎలా స్వయంగా నియంత్రించుకుంటాయో దానికి సంబంధించినది. అందించిన పాఠ్యంలో సారాంశంగా ఉన్న ఫలితం, శక్తివంతమైన ప్రక్రియల ద్వారా పదార్థం గెలాక్సీల నుండి బయటకు నెట్టబడవచ్చనే ఆలోచనకు మద్దతు ఇస్తుంది. ఇది ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే గెలాక్సీ పరిణామం లోపలికి వచ్చే, బయటకు వెళ్లే ప్రవాహాల చక్రాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది: వాయువు లోపలికి వస్తుంది, నక్షత్రాలను తయారు చేస్తుంది, తర్వాత నక్షత్ర కార్యకలాపాలు మరియు ఇతర శక్తివంతమైన సంఘటనల ద్వారా వేడెక్కించబడుతుంది లేదా వెలువడుతుంది.

సాధారణ పదార్థం పెద్ద మొత్తంలో గెలాక్సీలకు దూరంగా సన్నని మేఘాలలో ఉంటే, అది భవిష్యత్ నక్షత్ర నిర్మాణానికి గెలాక్సీలు ఇంధనాన్ని ఎలా నిలుపుకుంటాయో, మరియు తమ పరిసరాలతో పదార్థాన్ని ఎలా మార్పిడి చేసుకుంటాయో ప్రభావితం చేస్తుంది. ఇది నేటి విశ్వంలోని పరిశీలనలను ప్రాథమిక బ్రహ్మాండం నుంచి నిర్ధారించిన పరిస్థితులతో కలిపే ప్రయత్నాలను కూడా ఆకారమిస్తుంది.

ఈ అధ్యయనంలోని పద్ధతి, ఫలితం అంతే ప్రాముఖ్యంగా నిరూపించవచ్చు. FRBs‌ను సంవత్సరాలుగా ఆశాజనక ఖగోళ భౌతిక సాధనాలుగా భావించారు, కానీ గుర్తించిన burstల సంఖ్య పెరగడం ఆ ఆశను మరింత పద్ధతిగానీ మారుస్తోంది. వేలాది సంఘటనల నమూనా, పరిశోధకులను anecdotal ఆధారాల దాటి, ఈ సంకేతాలను బ్రహ్మాండ నిర్మాణాన్ని పెద్ద స్థాయిలో probe చేయడానికి ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తోంది.

ఇది గమనించదగిన మార్పు. కేవలం అత్యంత ప్రకాశవంతమైన లేదా అసాధారణ సంఘటనలపై ఆధారపడకుండా, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పుడు FRB జనాభాలను ఉపయోగించి విశాల దూరాల్లో పదార్థ పంపిణీని అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించగలరు. గుర్తింపు catalogలు పెరిగే కొద్దీ, ఆ పటాల ఖచ్చితత్వం కూడా మెరుగుపడాలి.

పరిశోధకులు ఏమి కనుగొన్నామని చెబుతున్నారు

అందించిన పాఠ్యంలో MIT graduate student Haochen Wang మాట్లాడుతూ, మొత్తం మీద ఎక్కువ గెలాక్సీలు ఉన్న చోట, వాటి చుట్టూ మరింత మిస్సింగ్ పదార్థం ఉండే傾向 ఉందని పేర్కొన్నారు. ఈ framing ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఇది దాగి ఉన్న పదార్థాన్ని వేరువేరు అసాధారణాలుగా కాకుండా, విశ్వంలోని విస్తృత నిర్మాణంతో అనుసంధానిస్తుంది. పదార్థం యాదృచ్ఛికంగా చెల్లాచెదురుగా లేదు. అది గెలాక్సీలు మరియు గెలాక్సీ సమూహాలు రూపొందించే పరిసరాలను అనుసరిస్తున్నట్లు కనిపిస్తుంది.

అందువల్ల, కనిపించే గెలాక్సీల లోపల కాకుండా, వాటి చుట్టూ ఉన్న పెద్ద, మసక నిర్మాణాల్లోనే సాధారణ పదార్థ బడ్జెట్‌లో చాలా భాగం ఉందనే దృశ్యాన్ని ఈ అధ్యయనం బలపరుస్తోంది. ఆ విస్తృత మేఘాలు ఎంత దూరం వరకు వ్యాపించి ఉన్నాయన్న గత అంచనాలు చాలా సంరక్షణాత్మకంగా ఉండవచ్చని కూడా ఇది సూచిస్తోంది.

దూరప్రభావాలు ఉన్న ఒక చిన్న సంకేతం

Fast radio bursts ఆధునిక ఖగోళ శాస్త్రంలో అత్యంత ఆసక్తికరమైన ఘట్టాలలో ఒకటిగా కొనసాగుతున్నాయి, కానీ ఈ పని వాటి విలువ bursts‌ను మాత్రమే అర్థం చేసుకోవడానికే పరిమితం కాదని చూపిస్తోంది. అవి సంప్రదాయ చిత్రీకరణ చేయలేని విధాలుగా విశ్వాన్ని కొలిచే సాధనాలుగా మారుతున్నాయి. ప్రతి burst‌ను అది దాటి వెళ్లే అంతరిక్షానికి probe‌గా తీసుకుంటే, పరిశోధకులు తానుగా కనిపించలేనింత మసకగా, విస్తరించిన పదార్థం గురించి తెలుసుకోవచ్చు.

దీంతో ఈ కొత్త ఫలితం ఒక సన్నని cosmology అప్‌డేట్‌ కంటే ఎక్కువగా మారింది. తాత్కాలిక radio flashes ఈ రంగంలోని పురాతన పెద్ద స్థాయి పరిశీలనా ఖాళీలలో ఒకదాన్ని పరిష్కరించడంలో సహాయపడే దశలో ఖగోళ శాస్త్రం ప్రవేశించిందని ఇది సూచిస్తుంది. మిస్సింగ్ సాధారణ పదార్థం నిజమైన అర్థంలో ఎప్పుడూ మిస్సింగ్‌గా ఉండకపోవచ్చు. అది గెలాక్సీల చుట్టూ ఉన్న విస్తృత, మసక నిల్వల్లో వేచి ఉంది, మరియు fast radio bursts ఇప్పుడు దాన్ని కనిపించేలా చేయడంలో సహాయపడుతున్నాయి.

ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదికపై ఆధారపడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.