一項(xiàng)對(duì)天空的新分析，終于證實(shí)了宇宙中缺失的一半可見(jiàn)物質(zhì)的藏身之處。
在星系周?chē)目臻g中，它潛伏著巨大的、看不見(jiàn)的電離氫云。通常，這是不可能看到的，但一個(gè)由天文學(xué)家和天體物理學(xué)家組成的大型國(guó)際團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)，可以揭示它在恒星黑暗中的藏身之處。
調(diào)查計(jì)劃證實(shí)，宇宙中失蹤的一半物質(zhì)呈星系際氫霧的形式，距離星系活動(dòng)核心的距離比任何人之前想象的都要遠(yuǎn)。
加州大學(xué)伯克利分校和勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的天文學(xué)家Boryana Hadzhiyska說(shuō)：“我們認(rèn)為，一旦我們遠(yuǎn)離銀河系，我們就能恢復(fù)所有缺失的氣體?！?/p>
“為了更準(zhǔn)確，我們必須用模擬進(jìn)行仔細(xì)的分析，這是我們沒(méi)有做過(guò)的。我們想要謹(jǐn)慎行事?！?/p>
正常物質(zhì)或重子物質(zhì)約占宇宙物質(zhì)能量分布的5%；剩下的是暗物質(zhì)（27%）和暗能量（68%）。暗物質(zhì)和暗能量完全是另一回事，但失蹤的重子物質(zhì)之謎是一個(gè)困擾科學(xué)家?guī)资甑膯?wèn)題。
問(wèn)題是，我們根本不知道其中很大一部分在哪里。氫構(gòu)成了宇宙中90%的原子，73%的質(zhì)量；所以缺失的重子物質(zhì)中有很大一部分是氫?？茖W(xué)家估計(jì)，我們已經(jīng)把宇宙中超過(guò)50%的氫放錯(cuò)了地方。
太空中的氫可以被輻射電離，使其發(fā)出微弱的光芒，但在星系之間的空間，氣體太分散，光芒太微弱，因此不容易被探測(cè)到。
但尋找看不見(jiàn)的氫云的方法不止一種。一種越來(lái)越受歡迎的方法是觀察它背后的光的變化 —— 宇宙微波背景，宇宙中彌漫著的“第一束光”的化石。
“宇宙微波背景是我們?cè)谟钪嬷锌吹降囊磺械谋澈?。它是可觀測(cè)宇宙的邊緣，”勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的宇宙學(xué)家西蒙·費(fèi)拉羅說(shuō)?！八阅憧梢杂盟鳛楸彻鈦?lái)看到氣體在哪里?！?/p>
當(dāng)這種光穿過(guò)由電離氫組成的彌漫云時(shí)，它會(huì)隨著氣體中電子的散射而變亮或變暗。這被稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(yīng)（Sunyaev-Zel'dovich）。正如你可能想象的那樣，宇宙微波背景非常微弱，也很難看到。
所以，解決方法就是堆疊。你把一堆觀察結(jié)果堆疊在一起來(lái)強(qiáng)調(diào)非常非常微弱的特征。研究人員對(duì)銀河系80億光年半徑內(nèi)的100多萬(wàn)個(gè)發(fā)光的紅色星系進(jìn)行了這項(xiàng)研究。
他們的結(jié)果表明，環(huán)繞在這些星系周?chē)臍鋾灡任覀兿胂蟮囊蟮枚?。它還提供了一種誘人的可能性，即這些光環(huán)比這次調(diào)查所能探測(cè)到的要大得多。
費(fèi)拉羅說(shuō)：“測(cè)量結(jié)果與發(fā)現(xiàn)所有的氣體是一致的?！?/p>
然而，正如天文學(xué)中常見(jiàn)的那樣，這一發(fā)現(xiàn)也提出了新的問(wèn)題。氫暈是由落在它上面的星系外部氣體和星系中心超大質(zhì)量黑洞的活躍階段提供的。
當(dāng)黑洞以高速度吞噬時(shí)，它的磁場(chǎng)會(huì)發(fā)射出巨大的物質(zhì)射流，這些物質(zhì)可以噴射到數(shù)百萬(wàn)光年外的星系間空間，強(qiáng)大的風(fēng)向四面八方吹向外，將星系內(nèi)的任何氣體都推到一起，從而減少了恒星的形成（因?yàn)楹阈鞘怯蓺怏w形成的）。
比預(yù)期更大的光暈的發(fā)現(xiàn)表明，黑洞的活動(dòng)可能是斷斷續(xù)續(xù)的，時(shí)而開(kāi)啟時(shí)而關(guān)閉。這與其他關(guān)于黑洞的有趣觀察結(jié)果是一致的，這些黑洞似乎處于休眠狀態(tài)，突然煥發(fā)出生命。這是與我們的星系演化模型相關(guān)的信息。
這只是謎團(tuán)的一部分。對(duì)宇宙中失蹤重子進(jìn)行的其他嘗試表明，其中一些重子與暗物質(zhì)的細(xì)絲緊密相連，而暗物質(zhì)形成了宇宙網(wǎng)，將遙遠(yuǎn)的星系連接在一起。該團(tuán)隊(duì)的工作為天文學(xué)家提供了一種尋找氫的新方法；現(xiàn)在他們只需要把這些碎片拼在一起。
他們?cè)谡撐闹袑?xiě)道：“這項(xiàng)工作為一條令人興奮的新研究領(lǐng)域打開(kāi)了大門(mén)?！?/p>
“了解氣體和暗物質(zhì)之間的聯(lián)系不僅有助于未來(lái)的宇宙學(xué)分析，還有助于我們了解星系的形成和演化。這篇論文為在大型宇宙調(diào)查時(shí)代解開(kāi)宇宙氣體復(fù)雜性的越來(lái)越多的工作增加了一個(gè)重要的部分。”
該研究已提交給《物理評(píng)論快報(bào)》，并可在arXiv上獲得。
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