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来自外太空的X射线 帮助找到了宇宙中缺失物质的线索

18-06-26 作者:admin 来源:未知 点击:59

尽管构成了我们日常生活中所常见和接触的所有东西,但普通(ordinary)或重子(baryonic)物质在宇宙中缺失相对罕见的。更奇怪的是,似乎有一大块东西“不见了”。 在巡天 20 年之后,天文学家终于借助欧洲宇航局(ESA)的 XMM-牛顿天文台,找到了隐匿在星际间气体中“失踪物质”的线索。 当你摊开宇宙这张大饼时,会发现“暗能量”(dark energy)占据了 70%,且它被认为是加速宇宙膨胀的推手。

天文学家发现了宇宙中“失踪物质”的线索,其潜伏在“宇宙网”细丝中的星际气体之间。

另外 25% 则是神秘不可见的“暗物质”(dark matter),科学家们似乎只能通过重力知晓。剩下的 5% 是普通物质,包括了我们人类、地球、太阳、以及其它所有恒星和行星。

最后一点、也是本文要表述的重点 —— 藏匿的那 5%,到底该怎么解释呢?

在空间中观察,基本上和回顾时间是一样的。对最遥远的物体进行观测,可以揭示数十亿年的‘物质预算’是如何变化的。

然而在历史上的某一时刻,天文学家失去了大量的信息。 论文一作 Fabrizio Nicastro 表示:

缺失的重子(baryons),是现代天体物理学中最大的谜团之一。

我们知道物质一定会在某个地方,也在早期宇宙中看到了它。

但我们再也没能抓住它,所以它到底去哪了呢?

将我们在银河系和星系团周边看到的所有恒星、行星、扬尘和气体都算进来,也只有其中大约 18% 的普通(ordinary)物质被观察到。

再将我们在冷暖星系和星系团周围看到的气体算进来(它织成了一张‘宇宙网’),又把其中的 43% 给算进去了。

不过简单计算一下,还有大约 40% 隐匿在无形之中。

遥远类星体发出 X 射线信号的想象图,这有助于确定在我们和它之间的物质。

好消息是,新研究发现,他们已经找到了遗失已久的物质可能在哪里的信号。

借助欧洲宇航局 XMM-牛顿 X 射线太空天文台,研究团队在 2015~2017 年间的 18 天里,观察到了一个位于 40 多亿光年之外的类星体。

通过研究在漫长的旅途中,类星体的 X 射线信号是如何被遮挡的,天文学家可以确定它和我们之间的物质是什么。

果然,研究人员找到了他们想要的东西。 Nicastro 称:

在梳理了这些数据之后,我们成功地在和遥远星体之间的热星系间气体中,于视线范围内两个不同的地方找到了氧气的特征。

这是因为有大量的物质 —— 包括氧气 —— 留在那里。正如预期的那样,我们最终可以缩小宇宙‘重子预算’的缺口。

宇宙物质预估图解(图自:ESA)

为了弄清楚这些读书是否在任何地方发生、或者可能只是一个孤立的事件,研究人员计划未来借助 ESA XMM-牛顿和 NASA 钱德拉 X 射线天文台,对其它类星体重复这项研究。

如果得到确认,将有助于提升我们对宇宙结构和演化的理解。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然》( Nature )期刊上。 原标题为:

《Observations of the missing baryons in the warm–hot intergalactic medium》