天文團隊找到「迷失的重子」

科羅拉多大學博爾德分校的天文學家發現了在宇宙中“潛藏”的最後部分的普通物質。普通物質被稱之為“重子”,它們構成了宇宙所有存在的物體,從恆星到黑洞的核心,但是,直到目前為止,天文學家確定了大約三分之二的普通物質,剩下的三分之一的普通物質形成了“迷失的重子”。天體物理學家預測所有的物質由宇宙大爆炸的方式而產生。在《自然》雜誌發表的一項研究成果中,一支國際天文團隊確定了剩餘部分的普通物質,這些“迷失的物質”分佈在星系之間的太空區域,構成了氧原子的絲狀網,它們靠近類星體的溫度達到大約一百萬攝氏度。

科羅拉多大學天體物理學和行星科學系的研究人員邁克爾·薩爾是論文的共同作者,他認為新的發現在天體物理學領域取得了重要突破,他們找到的剩餘普通物質為驗證宇宙大爆炸理論提供了其中之一的主要證據和關鍵的支撐,他們的發現解決了元素週期表中由氫、氦和其它一切元素構成的重子數量問題。天文學家已經有很好的想法,他們知道在宇宙的什麼地方去發現大多數的普通物質,大約有10%的普通物質“點點滴滴”地分佈在星系的內部,將近有60%的普通物質“洋洋灑灑”地分散在星系之間的氣體雲,剩餘的30%普通物質很有可能“窩藏”在廣袤的星系之間。

2012年,薩爾和他的同事預測了迷失的30%的重子、或普通物質可能在太空結成了“絲狀網”,直接地探測太空中由迷失的重子編織的絲狀網非常難,研究人員遇到的一個難題是它們的溫度起伏,從幾千度到幾百萬度不等,靠近類星體和星系的絲狀物擁有極高的溫度,遠離類星體和星系的絲狀物則擁有相對低的溫度。大多數絲狀網沒有吸收太多的能量,它們由於遠離輻射源而發出極微弱的光線。天體物理學家將這類絲狀體稱之為溫熱—極熱的星際介質 (WHIM)。為了搜尋星系間“迷失的原子”、或“迷失的普通物質”,一支由國際科學家組成的天文團隊將一系列探測衛星指向了一個被稱之為1ES 1553 的類星體,它是一個被數十萬顆恆星包裹、中心“潛伏”一個大質量黑洞的巨星體,這個類星體正在吞進大量的氣體,同時由於“消化不良”而噴出了大量氣體,類星體的氣柱物噴發使得它看起來真的像一個在太空“巍然屹立”的明亮燈塔。

天文學家通過記錄類星體穿越太空的“燈柱”輻射來收集大量的信息,這有點像一名水手透過水麵上的迷霧看見導航的燈塔。研究人員使用了搭載在哈勃太空望遠鏡上的“宇宙起源光譜儀”,依靠這臺儀器來獲得迷失重子的線索,此外,研究人員使用了歐洲航天局的XMM—牛頓望遠鏡、或X—射線多鏡使命衛星,進一步鎖定這些重子物質。他們發現了一種高度電離化的氧氣體信號,這些“密密麻麻”的氧元素氣體分散在類星體和我們太陽子之間的太空區域,它們有足夠高的密度,能夠滿足對它們的理論預測要求,即:在宇宙中存在30%的未知的普通物質。天文團隊沒有回答一個十分棘手的問題,氧氣體構成的絲網如何分佈在星系之間如此空曠的區域,似乎存在某種未知的“生態機制”,它們通過某種“調配”被分散到離其它普通物質非常遙遠的地方。

科普編譯:2018-6-22

天文團隊找到“迷失的重子”

Astronomers find remainder of universe's missing o

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A simulation of the cosmic web, or diffuse tendril


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