Гало, окружающее Млечный Путь, содержит газ, а также редкие звезды, но измерение этого газа оказалось затруднительным. Помехи коротким всплескам радиосигналов от далеких галактик предлагают астрономам новое решение.
Газ в ореоле Млечного Пути слишком разреженный и горячий, чтобы его можно было измерить напрямую. Однако она препятствует излучению, достигающему нас с больших расстояний. Аспирантка Университета Торонто Аманда Кук и профессор Брайан Генслер поняли, что, хотя мы до сих пор не совсем понимаем причину быстрых радиовсплесков (FRB), их особенности делают их идеальными для измерения газа гало. Результаты опубликованы в новом исследовании. Исследование опубликовано в открытом доступе в The Astrophysical Journal.
Каждый FRB возникает в широком диапазоне радиочастот, но не все они достигаются одновременно. Очень маловероятно, что задержка между низкими и высокими частотами отражает время их излучения. Мы знаем, что электромагнитное излучение, включая радиоволны, замедляется при прохождении через газ и что высокие частоты замедляются больше, чем низкие. Чем гуще газ, тем больше замедляется излучение.
Следовательно, промежуток между различными частотами служит мерой количества газа, через которое прошли радиоволны. Распространение известно как дисперсия или, в просторечии, «размазывание».
«Использование размазывания для изучения Вселенной похоже на использование вашего счета за отопление дома для определения того, какая погода должна была быть зимой», — сказал Кук в своем заявлении. «Точно так же, как ваш счет за отопление говорит вам, была ли зима суровой или мягкой, но не о том, какой была температура в любой конкретный день, — наблюдаемое нами размытие позволяет нам сделать вывод об общем количестве материала, который Сигнал FRB встречался на пути от FRB к Земле. Он просто не может сказать нам, как этот материал распределялся по пути».
Вмешивающиеся факторы означают, что измерения, основанные на одном или двух FRB, могут ввести в заблуждение. Кук и Генслер воспользовались тем фактом, что широкоугольный радиотелескоп CHIME обнаружил сотни FRB, из которых 93 (четыре из них повторяются) соответствовали их потребностям.
Тем не менее пара и их соавторы столкнулись с проблемой. Газ, через который прошли радиоволны, не весь в ореоле Млечного Пути. Некоторые из них почти наверняка находятся в галактике, в которой произошел FRB. Между галактиками также есть газ, и, хотя он может быть гораздо более разреженным, расстояния между галактиками могут быть настолько огромными, что дисперсия может накапливаться при длительном путешествии.
Продолжая аналогию Кука, это все равно, что пытаться определить, насколько холодным был отдельный зимний месяц, по счетам за газ, которых хватило гораздо дольше. Если вы сможете собрать счета достаточного количества людей, которые начинаются и заканчиваются в разные даты, вы, возможно, сможете управлять этим, но для этого вам потребуется сложный статистический анализ. Еще одна сложность заключается в том, что ореол может быть не идеально сферическим.
«Это оказалось намного сложнее, чем мы думали», — сказал Кук. Однако они выиграли от одной удобной аномалии. Один повторяющийся FRB, по-видимому, расположен в шаровом скоплении за пределами M81, и поэтому, вероятно, испытывает минимальное рассеяние от собственного галактического гало, и ему не нужно было проходить через много межзвездного материала, чтобы добраться до него.
Авторы не могут получить точную цифру средней плотности галактического гало, но оценивают дисперсию в 52-111 парсеков на кубический сантиметр, странные единицы, используемые для ее измерения. Это ниже, чем большинство предыдущих оценок, сделанных с использованием других методов.
Кук и Генслер видят потенциал в размазывании — и, следовательно, плотности газа — других частей путешествия FRB, в том числе между галактиками.
