宇宙中我們能看到的普通物質,有一大半長期“玩失蹤”,連天文學家都找了幾十年!最近,這個困擾科學界的“宇宙懸案”終于有了突破性進展——哈佛-史密森天體物理中心(CfA)和加州理工的科學家們,用一種神秘的“宇宙閃光燈”,成功定位了這些“捉迷藏高手”的藏身之處。
找了30年的“失蹤人口”,原來藏在這兒?
我們常說的“普通物質”,科學上叫“重子物質”(由質子、中子等構成的可見物質)。但早在30年前,天文學家就發現:通過望遠鏡觀測到的星系、恒星等可見物質,只占理論預測重子物質總量的一小半。剩下的那部分,就像突然消失了一樣,怎么找都找不到。
過去科學家試過用X射線、類星體的紫外光去“掃描”,只發現一些蛛絲馬跡——可能是星系間稀薄的“暖氣體”。但這些氣體又熱又稀疏,普通望遠鏡根本“看”不清,更別說確認具體數量和位置了。
宇宙“閃光燈”出馬,藏得再深也能照出來
轉機出現在“快速射電暴”(FRB)的研究突破上。這種來自遙遠星系的短暫強烈射電信號,就像宇宙中的“閃光燈”——當它穿越星際空間時,會被沿途的氣體“減速”。通過測量這種“減速效應”,科學家就能反推出氣體的密度和分布。
這次研究團隊分析了60個FRB信號,最遠的一個來自91億光年外(相當于宇宙年齡的2/3),最近的則在1174萬光年外的M81星系。結果發現:宇宙中76%的重子物質,都藏在星系之間的“星系際介質”里!剩下的15%在星系暈中,只有一小部分在恒星或星系內的冷氣體里。
“這不是‘找沒找到’的問題,而是‘具體住哪兒’的問題。”研究負責人、CfA天文學家利亞姆·康納打了個比方:“FRB就像手電筒,照過星系間的‘宇宙霧’,通過光的減速程度,我們就能給這團霧‘稱重’,哪怕它本身暗到看不見。”
找到它們不只是“破案”,更是解鎖宇宙密碼
別以為找到“失蹤物質”只是完成宇宙“人口普查”——它們的分布藏著更大的秘密。
要知道,重子物質會被引力拉進星系形成恒星,但超大質量黑洞噴發或超新星爆發又會把它們“吹”回星際空間,就像宇宙的“溫控系統”。這次觀測到76%的物質在星系外,說明這種“吹出去”的過程效率極高,直接影響著星系的形成和演化。
更讓人興奮的是,這只是FRB宇宙學的開端。未來,加拿大氫強度測繪實驗(CHIME)、加州理工DSA-2000等新一代射電望遠鏡,每年能探測數千個FRB,到時我們對“宇宙網”(物質分布的纖維狀結構)的認知,可能會像從“模糊照片”升級成“4K電影”。
宇宙的“捉迷藏游戲”,才剛剛掀開一角
從伽利略的望遠鏡到今天的FRB探測器,人類對宇宙的認知總在突破“看不見”的邊界。這次找到失蹤的76%重子物質,不僅補上了宇宙物質分布的關鍵拼圖,更讓我們看清了星系如何在“吸積-噴發”的循環中成長。
關于宇宙的“捉迷藏游戲”,你還有哪些好奇的問題?比如這些星系間的氣體未來會重新形成恒星嗎?
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