宇宙一半的普通物质去哪? 消失的重子或潜藏于星际空间

2020年06月02日 11:31 次阅读 稿源:科技日报 条评论

对年轻宇宙发出的光进行观察,得到的数据表明,普通物质约占宇宙总质能的5%,但现在能看到的普通物质加起来仅占预期物质总量的一半左右,“消失”的一半普通物质去哪了?科学家在最新一期《自然》杂志撰文指出,他们对来自其他星系的快速射电暴进行研究,发现宇宙中“消失”的一半普通物质其实潜伏于星际空间。

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资料图

这些“消失”的普通物质由质子和中子等重子组成,困扰了宇宙学家近20年。虽然他们一直怀疑,这些物质隐藏在星系之间,“但我们无法确切地探测到它们,因为它们非常分散,也没有发出明亮的光。”荷兰阿姆斯特丹大学天体物理学家贾森·赫塞尔说。

厘清星际空间中所有重子的方法是依靠其他星系发出的快速射电暴(FRB),它们可能由中子星或黑洞周围的高能活动产生。即使无人知道这些FRB产生的原因,它们也可以充当有用的重子探测器。FRB的高频、高能无线电波比其低频波更快穿过星系物质。FRB脉冲波穿过的星际物质越多,它的低频波落得越远,当无线电信号到达地球时就产生了可检测到的拖尾现象。

美国加州大学圣克鲁兹分校天体物理学家科萨维尔·普罗查斯卡及其同事研究了来自5个星系的5个FRB——由“澳大利亚平方公里阵列探路者”(ASKAP)射电望远镜检测到。对每个FRB,研究人员比较了不同频率无线电波的到达时间,以计算这些FRB在穿越星际空间时遇到的重子的数量,然后,利用FRB所在星系与银河系之间的距离,计算出了该路径的重子密度。

研究表明,银河系与5个FRB宿主星系之间的平均物质密度约为1个重子/立方米。普罗查斯卡说,银河系中的物质密度约为星际物质密度的一百万倍,这显得星际物质“非常稀疏”,但所有这些物质加在一起,足以解释宇宙中消失的普通物质,使普通物质占现代宇宙总质能5%左右。

总编辑圈点

宇宙的大部分物质,都未曾对人类露出真容。除了95%的暗能量和暗物质,剩下的5%的“正常物质”里,也有一半不知所踪。遥远宇宙中,会突然出现短暂而猛烈的无线电波暴发,时间短,能量强,这就是FRB。此次能发现数个FRB,也要多亏了位于澳大利亚的ASKAP,这是一个由36个无线电天线组成的阵列。从FRB得来的信息显示,人类对普通物质构成的基本判断没什么问题,一部分普通物质,确实漂浮在无垠的星际空间中。

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