宇宙一半的普通物質去哪? 消失的重子或潛藏於星際空間
2020年06月02日09:43

  科技日報北京5月31日電 (記者劉霞)對年輕宇宙發出的光進行觀察,得到的數據表明,普通物質約占宇宙總質能的5%,但現在能看到的普通物質加起來僅占預期物質總量的一半左右,“消失”的一半普通物質去哪了?科學家在最新一期《自然》雜誌撰文指出,他們對來自其他星系的快速射電暴進行研究,發現宇宙中“消失”的一半普通物質其實潛伏於星際空間。

  這些“消失”的普通物質由質子和中子等重子組成,困擾了宇宙學家近20年。雖然他們一直懷疑,這些物質隱藏在星系之間,“但我們無法確切地探測到它們,因為它們非常分散,也沒有發出明亮的光。”荷蘭阿姆斯特丹大學天體物理學家賈森·赫塞爾說。

  釐清星際空間中所有重子的方法是依靠其他星系發出的快速射電暴(FRB),它們可能由中子星或黑洞周圍的高能活動產生。即使無人知道這些FRB產生的原因,它們也可以充當有用的重子探測器。FRB的高頻、高能無線電波比其低頻波更快穿過星系物質。FRB脈衝波穿過的星際物質越多,它的低頻波落得越遠,當無線電信號到達地球時就產生了可檢測到的拖尾現象。

  美國加州大學聖克魯茲分校天體物理學家科薩維爾·普羅查斯卡及其同事研究了來自5個星系的5個FRB——由“澳州平方公里陣列探路者”(ASKAP)射電望遠鏡檢測到。對每個FRB,研究人員比較了不同頻率無線電波的到達時間,以計算這些FRB在穿越星際空間時遇到的重子的數量,然後,利用FRB所在星系與銀河系之間的距離,計算出了該路徑的重子密度。

  研究表明,銀河系與5個FRB宿主星系之間的平均物質密度約為1個重子/立方米。普羅查斯卡說,銀河系中的物質密度約為星際物質密度的一百萬倍,這顯得星際物質“非常稀疏”,但所有這些物質加在一起,足以解釋宇宙中消失的普通物質,使普通物質占現代宇宙總質能5%左右。

  總編輯圈點

  宇宙的大部分物質,都未曾對人類露出真容。除了95%的暗能量和暗物質,剩下的5%的“正常物質”里,也有一半不知所蹤。遙遠宇宙中,會突然出現短暫而猛烈的無線電波暴發,時間短,能量強,這就是FRB。此次能發現數個FRB,也要多虧了位於澳州的ASKAP,這是一個由36個無線電天線組成的陣列。從FRB得來的信息顯示,人類對普通物質構成的基本判斷沒什麼問題,一部分普通物質,確實漂浮在無垠的星際空間中。

  來源:科技日報

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