Univerzum: döbbenetes felfedezés történt az intergalaktikus térben

Már régóta foglalkoztatja az asztrofizikusokat és a csillagászokat az a talányos kérdés, hogy a világegyetemben kimutatható normál anyag miért csak nagyjából az egytizedét teszi ki a várt, illetve modellszámítások szerinti anyagmennyiségnek. Egy kutatócsoport úgy véli, hogy sikerült magyarázatot találnia az univerzum e mindeddig megválaszolatlan nagy kérdésére; a hiányzó, illetve az eltűnt normál anyag egy részét ugyanis a csillagvárosok közötti intergalaktikus térben találták meg.

Megfejthették, hogy hol lehet az univerzumban a rejtőzködő anyag Fotó: NASA/JPL-Caltech

Az egyik nagy energiájú kozmikus esemény a szupernóva-robbanás  Fotó: ESO/L. Calçada

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.

Az ősrobbanás művészi ábrája  Fotó: Romolo Tavani

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.

Új megfigyelési módszer, ami az univerzum legenergikusabb jelenségein alapul

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. 

Már korábban is felvetették, hogy a hiányzó anyag eseteleg az intergalaktikus térben rejtőzhet  Fotó: NASA/JPL-Caltech

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.

Egy FRB művészi ábrája  Fotó: NASA/JPL-Caltech

 „ 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.

Az eredmények bebizonyították, hogy a hiányzó anyag az intergalaktikus térben lelhető fel

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.

Részlet a Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment rádióteleszkóp antennarendszeréből  Fotó: Mateus A. Fandiño - The CHIME collaboration

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. 

Művészi fantáziarajz az FRB 201912221A jelű rádiókitörés objektumáról  Fotó: Live Science/ICRAR

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 szupernóva-robbanás művészi ábrája  Fotó: Devianart

 „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.

A galaxisokban lévp normál anyag egy része az intergalaktikus térbe távozott Fotó: NASA/JPL-Caltech

 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:

• az univerzumban a látható anyag számított és ténylegesen észlelhető mennyisége közötti különbség,
• arra vezethető vissza, hogy a galaxisokban zajló nagy energiájú asztrofizikai jelenségek,
• a galaxis anyagának egy részét kivetik a csillagvároson túli intergalaktikus térbe,
• méghozzá akkora távolságokra, ami azt mutatja, hogy e jelenségek sokkal energikusabbak az eddig feltételezetteknél,
• és az intergalaktikus térben szétszóródott anyagot a gyors rádiókitörések segtíségével lehet detektálni.