宇宙中失踪的重子物质就漂浮在恒星之间

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-06-26

这些缺失的重子并不是暗物质。

宇宙中失踪的重子物质就漂浮在恒星之间

上图是一张描绘了一个类星体以及一个超大质量超亮度黑洞的插画。(图片来源:NASA/ESA)

宇宙中所丢失的物质已经被科学家们发现了,它就漂浮在恒星之间。

研究宇宙古代史的研究人员都知道,宇宙在大爆炸中产生了许多构成重子的物质,其包含了质子和中子的一类亚原子粒子。而研究现代宇宙的研究人员知道人类用望远镜能看到多少常规的构成重子的物质。

但直到最近,这些数字依旧是不一致的:宇宙中三分之一的重子物质不见了。现在,借助对一个黑洞的巧妙观测,一支国际研究团队表示,他们发现这些缺失的中子和质子。

研究人员在发表于《自然》杂志上的一项研究中写道,失踪的重子一直躲在稀薄炽热的氧气云中隐藏在恒星之间。气体是高度电离的,这意味着它的大部分电子都丢失了,因此同时它还带有很强的正电荷。

“我们找到了那些失踪的重子,”科罗拉多大学博尔德分校的天文学家、论文合著者Michael Shull在一份声明中说。

研究人员写道,氧气的信号过于强烈,且与类星体光中的随机波动相一致。天文学家还排除了一个微弱的星系所造成氧气阴影的可能性。

从2011年开始,研究人员就怀疑这些失踪的重子可能藏在这种被称为暖热星系际介质(WHIM)中,,但这种想法很难被直接观察到。为了发现藏在那里的气体,他们不得不想出一个巧妙的办法。

在远离地球的地方,黑洞吸收了大量物质。那些物质会发光,而地球上的望远镜能发现它。研究人员称这些黑洞为类星体——它们是宇宙中最亮的物体。这意味着类星体发出的光具有“高信噪比”,研究人员在论文中写道,这就意味着在这种情况下,很容易观察到是否有什么东西遮蔽了它。

将望远镜对准一个类星体,不仅可以告诉天文学家关于物体本身的信息,还能揭示出在类星体和望远镜之间所漂浮着的是什么东西。在这种情况下,研究人员们发现,那是暖热星系际介质。

研究人员通过仔细观察WHIM进入两架望远镜的镜头时模糊类星体并改变其亮度的方式,进一步了解WHIM是由什么构成的。最终得到的答案是,WHIM是加热到将近180万华氏度的氧气(近100万摄氏度)。由于暗物质对其它恒星的引力影响,研究人员相信暗物质是存在的。而这种物质则被认为是以比简单重子更奇异的粒子形式存在。

在一份声明中,研究人员说他们能够根据观察到的WHIM推断出宇宙中其它地方有多少以氧的形式漂浮的重子物质。为了证实和完善他们的观测结果,他们计划将望远镜对准其它类星体,观察其中隐藏着的WHIM。

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