TechtudSzerző: magyarnemzet 2026. 07. 29. 5 percnyi olvasás
Megfejtették, hogy hová tűnhetett el a normál anyag egy része a világegyetem galaxisaiból.
Az univerzum az irányadó kozmológiai-asztrofizikai elméletek szerint legnagyobb részt a sötét energiából, kisebb részében pedig a látható, illetve a sötét anyagból épül fel. A látható anyag azonban sokkal kisebb mennyiségben fordul elő a világegyetemben, mint amennyinek a modellszámítások szerint kellene lennie. Most sikerült választ találni arra a nagy kérdésre, hogy hol lehet ez a rejtélyes, eltűnt anyag.
A tudósok évtizedekig nem tudták megoldani azt a régóta fennálló rejtélyt, hogy miért látunk sokkal kevesebb normál anyagot a galaxisokban, mint amennyit kellene.
Most a CHIME/FRB együttműködésben dolgozó tudóscsoport a Massachusetsi Műszaki Egyetem (Massachustes Institute of Technology, MIT) kutatóinak vezetésével egy új módszert fejlesztett ki a hiányzó galaktikus anyag megtalálására, a gyors rádiókitörések (Fast Radio Burst, FRB-k) észlelésének és a galaxisok helyzetére vonatkozó mérések kombinálásával.
A gyors rádiókitöréseket 2007-ben fedezték fel, amiket az eddigi ismereteink szerint az univerzum legnagyobb energiájú jelenségei okozhatják. A gyors rádiókitörések, vagyis az FBR-ek elképesztően fényes milliszekundumos rádióhullám-felvillanások, amelyek több milliárd fényév távolságra fekvő galaxisokból érkeznek a Földre. A tudósok azt tartják, hogy ezek a rendkívül nagy energiájú jelek olyan sajátos kozmikus lenyomatok, amelyek elősegíthetik az univerzumot felépítő anyag viselkedésének jobb megértését.
Az új módszer, amelyről július 21-én a Physical Review Letters szakfolyóiratban megjelent tanulmányában számolt be a kutatócsoport, hatalmas mennyiségű és mindeddig láthatatlan anyagot tárt fel a galaxisok közötti térben, amelyről megállapították, hogy ez az intergalaktikus anyagtömeg magukból a galaxisokból származik.
A tudósoknak sikerült feltárnia a galaktikus anyag kidobódásának az okait is, amiket a galaxisokon belüli heves asztrofizikai jelenségekben találtak meg, mint amilyenek például a fekete lyukak és a felrobbanó csillagok keltette nagy energiájú sugárzások. A felfedezés egyértelműen arra utal, hogy ezek a jelenségek sokkal energikusabbak annál, mint ahogyan azt korábban gondolták.
A fizikusok becslése szerint közvetlenül az ősrobbanás után az univerzum anyagának nagyjából 17 százalékát a „közönséges”, vagyis a megfigyelhető anyag alkotta -amiből a látható univerzum, így a galaxisok, a csillagok és rendszereik de tulajdonképpen mi magunk is felépülünk-, míg a másik 83 százalékát pedig a sötét anyag, az univerzum egyik titokzatos anyagfajtája tette ki.
A sötét anyag mint elméleti anyagfajta a csillagászati műszerekkel közvetlenül nem figyelhető meg, mivel nem bocsát ki magából semmilyen elektromágneses sugárzást. A sötét anyagra csak a látható anyagra, illetve a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásra gyakorolt gravitációs hatásából következtethetünk. Az univerzum felépítésében az anyag – a látható és a sötét anyag – 28 százalékkal részesedik, míg a világegyetem 72 százalékát a sötét energia alkotja.
A tudósok éppen ezért arra számítottak, hogy a megfigyelhető univerzumban is hasonló arányban létezhet a közönséges anyag.
A megfigyelési adatok azonban ellentmondtak ennek a feltételezésnek. mivel a galaxisokban található közönséges anyag teljes mennyisége nagyjából csak az egy tizedét teszi ki az elméletileg számított mennyiségnek.
Azt elméletben már korábban is felvetették, hogy a hiányzó normál anyag talán nem is a galaxisokban koncentrálódik valahol, hanem szétoszlik a csillagvárosok közötti hatalmas intergalaktikus térben.
Az elmélet bizonyítását azonban rendkívül megnehezítette az a körülmény, hogy még ha a hipotézis igaz is, de az intergalaktikus térben szétoszló anyag rendkívüli ritkasága miatt gyakorlatilag szinte lehetetlen ennek a kimutatása.
A tanulmányt jegyző kutatócsoport, a CHIME/FRB együttműködés és a MIT asztrofizikusai mos azonbant egy olyan új módszert fejlesztettek ki e probléma tisztázására, ami a gyors rádiókitörések megfigyelésén alapul.
„Ami miatt az FRB-k alkalmasak a (galaxisokból) hiányzó anyag vizsgálatára, az egy különleges tulajdonságuk” – mondja Haochen Wang, a Massachusetsi Műszaki Egyetem Kavli Asztrofizikai és Űrkutatási Intézetének végzős hallgatója és a tanulmány társszerzője, akit a Live Science tudományos hírportál idéz.
„ Ezek a kitörések ugyanis nagyon gyors felvillanásként kezdődnek, de ahogy áthaladnak az anyagon, idővel elmosódnak. És ezt az elmosódást nagyon pontosan meg tudjuk mérni, ami egyenesen arányos azzal, hogy mennyi hiányzó anyagon haladhat át az FRB” -magyarázza a MIT kutatója.
A kanadai hidrogénintenzitás-térképezési kísérlet (CHIME) és a sötét energia spektroszkópiai műszer (DESI) adatainak kombinálásával a kutatásban részt vett tudóscsoport keresztkorrelációt állított össze a több ezer mért gyors rádiókitörési jel elkenődésének mértéke és az univerzumban található több millió galaxis elhelyezkedése között.
Ez lehetővé tette a tudósok számára annak meghatározását, hogy az FRB-ket a galaxisokban lévő anyag kente-e el a Föld felé vezető útjuk során, vagy pedig a galaxisok közötti űrben haladva következett-e be ez a jelenség, ami azt jelenti, hogy az elkenődés az ottani, az intergalaktikus térben lévő anyagnak köszönhető.
Az eredmények azt mutatják, hogy valóban a galaxisokon kívüli térben helyezkedik el a korábban még soha nem észlelt anyag, ahol olyan kiterjedt ritkás anyagfelhőket alkot, amik jóval messzebbre terjednek ki, mint ahogyan azt korábban megjósolták.
A tudóscsoport megállapítási egyértelműen alátámasztják azokat a hipotéziseket, miszerint a nagy energiájú folyamatok, mint például a fekete lyukak sugárzása vagy a galaxisokon belüli nagy csillagrobbanások az anyagot a galaxisok határán túlra, messze az intergalaktikus térbe lökhetik ki.
Az eredmények továbbá azt is megmutatják, hogy az ilyen típusú kozmikus események sokkal agresszívebbek az eddig feltételezetteknél, és jóval magasabb az energiaszintjük is, mivel a saját csillagvárosukból az anyagot képesek az intergalaktikus tér nagy mélységeibe kilökni.
„Egy galaxis átmérője maximum talán néhány 100 000 fényév, és volt olyan eset, hogy a hiányzó anyagot körülbelül 4 millió fényévnyire találtuk meg egy-egy galaxistól számítva” – mondja Kiyoshi Masui, a tanulmány társszerzője és a MIT fizikus- docense. „Ez jóval messzebb van annál, mint amit a szimulációk előre jeleztek” -fűzi hozzá a kutató.
Ezek a mérések egyértelműen azt mutatják, hogy a csillagok és a fekete lyukak aktivitása jóval erősebb és sokkal erőszakosabb a vártnál
– tette hozzá a MIT fizikusa.
Miután ezek az eredmények igazolták, hogy a gyors rádiókitörések valóban felhasználhatóak az eltűnt anyag keresésére, a csapat arra számít, hogy az általuk kidolgozott módszer továbbfejlesztésével az eredményeik is javulni fognak a jövőben, mivel a CHIME segítségével folyamatosan egyre több gyors rádiókitörést észlelnek az univerzumban.
A Physical Review Letters szakfolyóiratban 2026. július 13-án megjelent tanulmány itt olvasható el, angol nyelven.
A frissen publikált kutatás megállapításai szerint:
Napi