Astronomen hebben een innovatieve methode ontwikkeld om een van de grootste mysteries van de kosmologie te ontrafelen: de locatie van de zogenaamde 'ontbrekende' gewone materie in het universum. Door gebruik te maken van Fast Radio Bursts (FRB's), kortstondige en krachtige radiogolven uit de diepe ruimte, kunnen onderzoekers nu nauwkeuriger in kaart brengen waar baryonische materie zich bevindt.
Sinds de eerste waarneming in 2007 vormen deze signalen een raadsel voor de wetenschap. De bursts zijn extreem kort, variërend van een fractie van een milliseconde tot enkele seconden. Hoewel er inmiddels duizenden van deze gebeurtenissen zijn geregistreerd, is de precieze bron nog steeds onduidelijk. Volgens berichtgeving van universetoday.com onderzoeken wetenschappers verschillende theorieën over de oorsprong, waarbij mogelijke kandidaten variëren van magnetars en zwarte gaten tot neutronensterren.
De focus van het huidige onderzoek ligt echter niet op de bron van de signalen, maar op hun reis door de ruimte. Dit is cruciaal voor het oplossen van het 'missing mass'-probleem. Theoretische modellen suggereren dat het universum na de oerknal voor ongeveer 83% uit donkere materie bestond, terwijl de rest uit gewone, of baryonische, materie bestond. Een groot deel van deze gewone materie is echter onzichtbaar voor traditionele telescopen, waardoor er een gat is ontstaan in de observaties van de kosmische massa.
Om dit gat te dichten, hebben onderzoekers van het MIT een techniek ontwikkeld die gebruikmaakt van 'dispersie'. Wanneer een radiogolf van een FRB door het intergalactische medium reist, botst het signaal met vrije elektronen. Deze interactie zorgt ervoor dat het signaal wordt uitgerekt of vervormd. Hoe meer materie het signaal passeert, hoe sterker deze vervorming is. Door de gegevens van het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) te analyseren, konden wetenschappers de mate van dispersie van bijna 2.900 verschillende bursts koppelen aan de bekende posities van sterrenstelsels.
Deze aanpak is bijzonder effectief omdat de meeste baryonen in de ruimte geïoniseerd zijn en zich bevinden in diffuse gaswolken. Hierdoor kunnen astronomen specifiek het gas meten in het circumgalactische medium (CGM) en het intergalactische medium (IGM). Deze gebieden worden beschouwd als de meest waarschijnlijke schuilplaatsen voor de ontbrekende materie. De interactie tussen de radiogolven en de elektronen fungeert hierbij als een soort kosmische weegschaal, waardoor de verdeling van materie op enorme schaal zichtbaar wordt.
Hoewel de wetenschappelijke gemeenschap nog steeds zoekt naar de exacte oorzaak van de bursts, bewijst dit onderzoek dat zelfs onverklaarbare fenomenen kunnen dienen als instrumenten voor fundamentele ontdekkingen. De analyse van de signaalvervorming biedt een cruciale sleutel om de onzichtbare architectuur van het heelal te begrijpen. Terwijl men in de digitale wereld tools gebruikt om prestaties te meten, zoals te zien is bij diverse netwerkapplicaties op het google.com platform, gebruiken astronomen de natuurwetten van de ruimte om de snelheid en impact van kosmische signalen te analyseren.
Door de combinatie van geavanceerde data-analyse en de unieke eigenschappen van FRB's, komen wetenschappers dichter bij een compleet beeld van de samenstelling van ons universum. De zoektocht naar de ontbrekende materie is hiermee getransformeerd van een theoretisch probleem naar een observeerbare realiteit.