宇宙中一半的普通物质去哪了 消失的重子或潜藏于星际空间

仙仙

对年轻宇宙发出的光进行观察，得到的数据表明，普通物质约占宇宙总质能的5%，但现在能看到的普通物质加起来仅占预期物质总量的一半左右，“消失”的一半普通物质去哪了？科学家在最新一期《自然》杂志撰文指出，他们对来自其他星系的快速射电暴进行研究，发现宇宙中“消失”的一半普通物质其实潜伏于星际空间。


这些“消失”的普通物质由质子和中子等重子组成，困扰了宇宙学家近二十年。虽然他们一直怀疑，这些物质隐藏在星系之间，“但我们无法确切地探测到它们，因为它们非常分散，也没有发出明亮的光。”荷兰阿姆斯特丹大学天体物理学家贾森·赫塞尔说。


厘清星际空间中所有重子的方法是依靠其他星系发出的快速射电暴（FRB），它们可能由中子星或黑洞周围的高能活动产生。即使无人知道这些FRB产生的原因，它们也可以充当有用的重子探测器。FRB的高频、高能无线电波比其低频波更快穿过星系物质。FRB脉冲波穿过的星际物质越多，它的低频波落得越远，当无线电信号到达地球时就产生了可检测到的拖尾现象。


美国加州大学圣克鲁兹分校天体物理学家科萨维尔·普罗查斯卡及其同事研究了来自5个星系的5个FRB——由“澳大利亚平方公里阵列探路者”（ASKAP）射电望远镜检测到。对每个FRB，研究人员比较了不同频率无线电波的到达时间，以计算这些FRB在穿越星际空间时遇到的重子的数量，然后，利用FRB所在星系与银河系之间的距离，计算出了该路径的重子密度。


研究表明，银河系与5个FRB宿主星系之间的平均物质密度约为1个重子/立方米。普罗查斯卡说，银河系中的物质密度约为星际物质密度的一百万倍，这显得星际物质“非常稀疏”，但所有这些物质加在一起，足以解释宇宙中消失的普通物质，使普通物质占现代宇宙总质能5%左右。