“消失”的一半普通物質(zhì)去哪了? 消失的重子或潛藏于星際空間

對(duì)年輕宇宙發(fā)出的光進(jìn)行觀察，得到的數(shù)據(jù)表明，普通物質(zhì)約占宇宙總質(zhì)能的5%，但現(xiàn)在能看到的普通物質(zhì)加起來(lái)僅占預(yù)期物質(zhì)總量的一半左右，“消失”的一半普通物質(zhì)去哪了?科學(xué)家在最新一期《自然》雜志撰文指出，他們對(duì)來(lái)自其他星系的快速射電暴進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)宇宙中“消失”的一半普通物質(zhì)其實(shí)潛伏于星際空間。

這些“消失”的普通物質(zhì)由質(zhì)子和中子等重子組成，困擾了宇宙學(xué)家近20年。雖然他們一直懷疑，這些物質(zhì)隱藏在星系之間，“但我們無(wú)法確切地探測(cè)到它們，因?yàn)樗鼈兎浅７稚?，也沒有發(fā)出明亮的光。”荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)天體物理學(xué)家賈森·赫塞爾說(shuō)。

厘清星際空間中所有重子的方法是依靠其他星系發(fā)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(dòng)產(chǎn)生。即使無(wú)人知道這些FRB產(chǎn)生的原因，它們也可以充當(dāng)有用的重子探測(cè)器。FRB的高頻、高能無(wú)線電波比其低頻波更快穿過星系物質(zhì)。FRB脈沖波穿過的星際物質(zhì)越多，它的低頻波落得越遠(yuǎn)，當(dāng)無(wú)線電信號(hào)到達(dá)地球時(shí)就產(chǎn)生了可檢測(cè)到的拖尾現(xiàn)象。

美國(guó)加州大學(xué)圣克魯茲分校天體物理學(xué)家科薩維爾·普羅查斯卡及其同事研究了來(lái)自5個(gè)星系的5個(gè)FRB——由“澳大利亞平方公里陣列探路者”(ASKAP)射電望遠(yuǎn)鏡檢測(cè)到。對(duì)每個(gè)FRB，研究人員比較了不同頻率無(wú)線電波的到達(dá)時(shí)間，以計(jì)算這些FRB在穿越星際空間時(shí)遇到的重子的數(shù)量，然后，利用FRB所在星系與銀河系之間的距離，計(jì)算出了該路徑的重子密度。

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

總編輯圈點(diǎn)

宇宙的大部分物質(zhì)，都未曾對(duì)人類露出真容。除了95%的暗能量和暗物質(zhì)，剩下的5%的“正常物質(zhì)”里，也有一半不知所蹤。遙遠(yuǎn)宇宙中，會(huì)突然出現(xiàn)短暫而猛烈的無(wú)線電波暴發(fā)，時(shí)間短，能量強(qiáng)，這就是FRB。此次能發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)FRB，也要多虧了位于澳大利亞的ASKAP，這是一個(gè)由36個(gè)無(wú)線電天線組成的陣列。從FRB得來(lái)的信息顯示，人類對(duì)普通物質(zhì)構(gòu)成的基本判斷沒什么問題，一部分普通物質(zhì)，確實(shí)漂浮在無(wú)垠的星際空間中。

關(guān)鍵詞： 重子 星際空間