En ny banbrytande studie har lokaliserat den ”saknade” materian i universum och upptäckt den mest avlägset belägna snabba radiobursten (FRB) som någonsin registrerats. Med hjälp av FRB har astronomer vid Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) och Caltech visat att mer än tre fjärdedelar av universums vanliga materia har gömt sig i den tunna gasen mellan galaxerna, vilket är ett stort steg framåt i förståelsen av hur materia interagerar och beter sig i universum.
De har använt de nya uppgifterna för att göra den första detaljerade mätningen av vanlig materiens fördelning över det kosmiska nätverket. Forskningen är publicerad i tidskriften Nature Astronomy.
I årtionden har forskare vetat att minst hälften av universums vanliga, eller baryoniska, materia – som huvudsakligen består av protoner – saknades. Tidigare har astronomer använt tekniker som röntgenstrålning och ultravioletta observationer av avlägsna kvasarer för att hitta spår av stora mängder av denna saknade massa i form av mycket tunn, varm gas mellan galaxerna. Eftersom denna materia existerar som het gas med låg densitet var den i stort sett osynlig för de flesta teleskop, vilket gjorde att forskarna kunde uppskatta men inte bekräfta dess mängd eller plats.
Då kom FRB:er – korta, ljusa radiosignaler från avlägsna galaxer som forskare nyligen visat kan mäta baryonisk materia i universum, men hittills inte kunnat lokalisera. I den nya studien analyserade forskarna 60 FRB, från ~11,74 miljoner ljusår bort – FRB20200120E i galaxen M81 – till ~9,1 miljarder ljusår bort – FRB 20230521B, den mest avlägset belägna FRB som någonsin registrerats. Detta gjorde det möjligt för dem att lokalisera den saknade materian till utrymmet mellan galaxerna, eller det intergalaktiska mediet (IGM).
”Det decenniegamla ’problemet med den saknade baryonen’ handlade aldrig om huruvida materian existerade”, säger Liam Connor, astronom vid CfA och huvudförfattare till den nya studien. ”Det handlade alltid om: Var finns den? Tack vare FRB:er vet vi nu att tre fjärdedelar av den svävar mellan galaxerna i det kosmiska nätverket.” Med andra ord vet forskarna nu var den ”saknade” materian finns.
Genom att mäta hur mycket varje FRB-signal saktades ner när den passerade genom rymden kunde Connor och hans team spåra gasen längs dess väg. ”FRB:er fungerar som kosmiska ficklampor”, säger Connor, som också är biträdande professor i astronomi vid Harvard. ”De lyser genom dimman i det intergalaktiska mediet, och genom att noggrant mäta hur ljuset saktas ner kan vi väga dimman, även när den är för svag för att synas.”
En fullständig redogörelse och uppdelning av de saknade baryonerna. Källa: Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02566-y
Resultaten var tydliga: Cirka 76 % av universums baryoniska materia finns i IGM. Cirka 15 % finns i galaxhalor, och en liten del är inbäddad i stjärnor eller i kall galaktisk gas.
Denna fördelning stämmer överens med förutsägelser från avancerade kosmologiska simuleringar, men har aldrig tidigare bekräftats direkt.
”Det är en triumf för modern astronomi”, säger Vikram Ravi, biträdande professor i astronomi vid Caltech och medförfattare till artikeln. ”Tack vare FRB:er börjar vi se universums struktur och sammansättning i ett helt nytt ljus. Dessa korta blixtar gör det möjligt för oss att spåra den annars osynliga materia som fyller de vidsträckta utrymmena mellan galaxerna.”
Att hitta de saknade baryonerna är inte bara en övning i att skapa en adressbok eller göra en folkräkning. Deras fördelning är nyckeln till att lösa djupa mysterier om hur galaxer bildas, hur materia klumpar sig i universum och hur ljus färdas över miljarder ljusår.
”Baryoner dras in i galaxer av gravitationen, men supermassiva svarta hål och exploderande stjärnor kan blåsa ut dem igen – som en kosmisk termostat som kyler ner om temperaturen blir för hög”, säger Connor. ”Våra resultat visar att denna återkoppling måste vara effektiv och blåsa ut gas från galaxer och in i IGM.”
Och detta är bara början för FRB-kosmologin. ”Vi går in i en guldålder”, säger Ravi, som också är medforskare vid Caltechs Deep Synoptic Array-110 (DSA-110). ”Nästa generations radioteleskop, som DSA-2000 och Canadian Hydrogen Observatory and Radio-transient Detector, kommer att upptäcka tusentals FRB:er, vilket gör att vi kan kartlägga det kosmiska nätverket i otrolig detalj.”
Mer information: Liam Connor et al, A gas-rich cosmic web revealed by the partitioning of the missing baryons, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02566-y
