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宇宙中有一半的普通物质消失了——而它们可能已经被发现了

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最终,宇宙中所有的普通物质似乎都存在并得到解释。
 
天文学家对宇宙中的物质进行了一次新的普查,沐鸣平台登陆线路他们研究了来自其他星系的明亮的无线电波闪光,即所谓的快速射电暴,是如何在射电暴到达地球的过程中被粒子所扭曲的。研究人员于5月27日在线发表在《自然》杂志上的报告称,这一分析表明,宇宙中大约有一半的普通物质潜伏在星系间的空间中,这些物质几十年来一直未被发现。
 
失踪物质的谜团困扰了宇宙学家大约20年。这种难以捉摸的物质并不是构成宇宙大部分质量的看不见的、未经确认的暗物质。它是普通物质,由称为重子的普通粒子组成,比如质子和中子(SN: 10/11/17)。
 
对宇宙年轻时发出的光的观察表明,重子应该占宇宙中所有质量和能量的大约5%。但在现代宇宙中,天文学家能轻易看到的所有物质,就像星系中的恒星和气体,加起来只有预期物质总量的一半左右。
 
长期以来,科学家们一直怀疑失踪的物质隐藏在星系之间,沿着巨大的宇宙网络中星系团之间的气体细丝(SN: 1/20/14)。“但我们还没能很好地探测到它,因为它非常非常分散,没有明亮的闪光,”阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam)的天体物理学家杰森·海瑟尔斯(Jason Hessels)说,他没有参与这项新研究。
 
有些星系间的物质可以通过吸收遥远而明亮的类星体(SN: 10/25/02)的光来探测。但是,要了解星系间空间中存在的所有重子,唯一的方法是利用来自其他星系的神秘的无线电波爆炸,这可能是中子星或黑洞周围的高能活动产生的(SN: 2/7/20)。
 
尽管没有人知道是什么导致了这些被称为快速射电暴(frb)的爆炸,沐鸣平台登陆线路但它们可以成为有用的重子探测器(SN: 7/25/14)。高频率、高能量的无线电波比低频率的电波更快地穿过星系间的物质。无线电波通过的星系间物质越多,它的低频电波就会落得越远——当它到达地球时,就会在无线电信号中产生可检测到的污迹。
 
加州大学圣克鲁斯分校的天体物理学家J. Xavier Prochaska和他的同事们检测了来自5个星系的5个快速射电暴,所有这些都是由澳大利亚平方公里阵列探路者号(SN: 6/27/19)探测到的。对于每一个FRB,研究人员比较了不同频率的无线电波到达的时间,从而计算出爆炸在穿越星系间空间的过程中所遇到的重子的数量。然后,利用FRB的主星系和银河系之间的距离,普罗恰斯卡的团队可以计算出沿着这条路径的重子密度。
 
来自其他星系的明亮的无线电波爆炸,被称为快速无线电波爆炸或frb,已经帮助天文学家发现了以前无法检测的普通物质。frb是很好的物质探测器,因为无线电波在穿越宇宙时受到粒子的影响。尽管无线电波在真空中以相同的速度传播,但高频电波(紫色显示)穿过星系间物质的速度要比低频电波(红色显示)快。通过测量不同频率的无线电波到达地球的时间,天文学家可以计算出FRB在宇宙之旅中遇到了多少物质粒子。这使得他们能够在星系之间的阴影区域识别出先前被认为是失踪的物质。

银河系和五个FRB主星系之间物质的平均密度约为每立方米1个重子。普罗查斯卡说,银河系中的物质密度大约是它的100万倍,沐鸣平台登陆线路这使得星系间的物质成为“非常纤细的介质”。但是,所有这些纤细的物质加在一起,就足以解释宇宙中所有缺失的物质——使普通物质达到现代宇宙总物质和能量的5%,研究人员说。
 
科罗拉多大学博尔德分校的天体物理学家j·迈克尔·舒尔警告说,从FRB的观测结果中得出关于整个现代宇宙中重子数量的结论,“5是个非常小的数字”。但他表示:“一旦他们的误差条被无数次的脉冲击穿……我认为这将是重子问题的致命一击。”
 
康奈尔大学的射电天文学家沙米·查特吉(Shami Chatterjee)没有参与这项工作,他说,使用更多的快速射电爆发作为宇宙称重站,也有助于准确定位宇宙中所有物质的位置。
 
现在,所有的研究人员能说的关于丢失和找到的物质是在星系之间。但有了成千上万的FRB观测,天文学家可以开始梳理出重子密度沿着银河系和其他星系之间的视线的细微变化,以绘制出宇宙网络,Chatterjee说。