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宇宙中的物质大致可分为两类:一是神秘莫测的“暗物质”,只能通过引力效应推测其存在;另一是我们熟悉的“普通物质”,包括气体、尘埃、行星、恒星,甚至饼干面团与独木舟。
据路透社报道,尽管普通物质约占宇宙总物质的15%,科学家长期以来却找不到其中一半的下落。
现在,科学家利用69次“快速电波爆”(Fast Radio Bursts, FRBs)的观测数据,终于发现这些失落的物质其实隐藏在星系之间的宇宙空间中。研究指出,这些物质以稀薄气体的形式分布在广袤星系际介质中,就像笼罩星系之间的一层雾。
过去天文学界已通过观测宇宙微波背景辐射,计算出大爆炸后普通物质的总量,但始终找不到约一半的实际分布位置。本次研究不仅定位这批“失踪物质”,还指出其中约76%存在于星系间,15%分布在星系气体晕中,其余9%集中于星系内部,包括恒星与气体。
康纳解释,普通物质由质子与中子等重子构成,正是构成人类与天体的基本元素。但这些物质为何会离开星系、散落在遥远空间?研究认为,当大质量恒星爆炸成超新星、或黑洞“打嗝”时(即吞噬物质后释放能量),会将大量气体抛掷至星系之外。
“如果宇宙比较平静,这些重子可能会全部聚集在星系中、形成恒星,但现实不是这样。”康纳说。这些被抛出的气体往往呈现电浆状态,质子与电子分离,漂浮在宇宙深处。
研究所用的FRB是一种来自遥远宇宙的强烈无线电脉冲,其来源可能是拥有超强磁场的中子星。这些电波在穿越宇宙过程中会被路径上的物质分散,不同波长的偏移程度提供了测定物质分布的关键。
天文学家借助无线电波,终于发现宇宙“失踪物质”藏身何处。(Shutterstock)
本次研究使用了来自69次FRB的信号,其中39次来自美国加州的奥文斯谷电波天文台(Owens Valley Radio Observatory)设置的“深度综合阵列”(Deep Synoptic Array),其余30次由其它天文台提供。部分FRB距离地球达91亿光年,是目前观测到的最远样本之一。
“现在所有普通物质都已归位,接下来我们将面对更深层的宇宙谜题——例如暗物质究竟是什么?又为何如此难以直接探测?”康纳说。
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