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物理學家發現宇宙中缺失的重子物質:就漂浮在恆星間

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發表於 2018-6-27 09:40:51 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
來源: 新浪科技


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類星體是極度明亮的活動星系核(想象圖)


新浪科技訊 北京時間6月26日消息,據國外媒體報道,研究宇宙古老歷史的科學家知道有多少常規物質——由重子(包括質子和中子在內的亞原子粒子)構成——產生於大爆炸期間,而研究現代宇宙的科學家則知道人類用望遠鏡可以探測到的常規物質有多少。然而,這兩個數字直到最近都一直對不上。宇宙中最初的重子物質有三分之一缺失了。現在,藉助對一個黑洞的巧妙觀測,一支國際研究團隊表示,他們發現這些缺失的中子和質子。  在發表於6月21日《自然》(Nature)雜志的論文中,研究人員寫道,這些缺失的重子一直隱藏在恆星之間漂浮的、稀薄而又高溫的氧氣雲中。這些氣體高度電離,意味着其大部分電子都不見了,並且具有很強的正電荷。
  “我們發現了缺失的重子,”論文作者之一、科羅拉多大學博爾德分校的天文學家邁克爾·沙爾(Michael Shull)在一份聲明中說道。研究人員稱,從類星體光線的隨機波動中,可以發現非常強烈和穩定的氧氣信號。他們還排除了某個微弱星系造成氧氣陰影的可能性。
  至少從2011年開始,研究人員就懷疑缺失的重子可能隱藏在這種被稱為“溫-熱星系際介質”(warm-hot intergalactic medium,WHIM)的物質中,但這種物質很難直接觀測。為了發現其中隱藏的氣體,研究人員必須想出一個聰明的方法。
  在距離地球非常遙遠的地方,存在着能吞噬大量物質的黑洞。這些物質向黑洞墜落時,能發出被地球望遠鏡探測到的明亮光線。研究人員將這類黑洞稱為“類星體”,並認為它們是宇宙中最明亮的物體。這也意味着,來自類星體的光具有“高信噪比”,如果被什麼東西遮住的話,也很容易被發現。
  將望遠鏡對准類星體不僅能告訴天文學家有關類星體本身的信息,而且能揭示一些漂浮在類星體和望遠鏡之間的物質。在這個研究中,也就是溫熱星系際介質的纖維。
  在類星體光線到達地球的過程中,由於溫熱星系際介質的存在,光線會出現模糊和其他變化。通過仔細觀察這一過程,研究人員揭示了溫熱星系際介質的組成——加熱到將近100萬攝氏度的氧氣。
  這些缺失的重子並不是暗物質。在宇宙學中,暗物質指的是無法通過電磁波的觀測進行研究,即不與電磁力發生作用的物質。目前天文學家只能通過引力效應來了解宇宙中存在着大量暗物質。暗物質可能是由一種(或幾種)常規的重子以外的新粒子構成。
  研究人員在聲明中表示,從觀察到的溫熱星系際介質中,他們能推斷出在宇宙其他地方以氧氣漂浮着的重子物質的總量。為了確認和完善觀測結果,他們計劃將望遠鏡指向其他類星體,觀察使這些類星體光線變暗的溫熱星系際介質。

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