圖說：這是一張宇宙網(wǎng)絡(luò)的模擬圖，它顯示的是宇宙中連接星系與星系的、由氣體彌散產(chǎn)生的卷須。
根據(jù)物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)理論，普通物質(zhì)，又稱被為“重子物質(zhì)”，是構(gòu)成宇宙中所有存在物質(zhì)的基本材料。從恒星和黑洞核心到我們生活中的一切，普通物質(zhì)構(gòu)成了宇宙物質(zhì)總量的17％（剩下83%是被暗物質(zhì)所占據(jù)），最常見的重子有組成日常物質(zhì)原子核的質(zhì)子、中子和電子等等。然而，一直以來，天體物理學(xué)家們只找到了理論學(xué)家預(yù)測的宇宙大爆炸所產(chǎn)生的普通物質(zhì)總量的三分之二，另外三分之一下落不明。
據(jù)《自然》雜志6月20日刊發(fā)的一篇新研究論文稱，一個由意大利天體物理研究所（INAF）的法布里齊奧·尼科斯特羅（Fabrizio Nicastro）和美國哈佛-史密森天體物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）共同領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組在星系與星系之間的空間中發(fā)現(xiàn)了那剩下的三分之一，從而讓宇宙中隱藏的最后一部分普通物質(zhì)的奧秘昭白于天下。
該研究論文的合著者、美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校（CU Boulder）的天體物理和行星科學(xué)系的邁克爾·舒爾（Michael Shull）公布道，這部分普通物質(zhì)在大約100萬攝氏度的極高溫中以氧氣絲的形式存在。
這一發(fā)現(xiàn)是天體物理學(xué)界今年所邁出的舉足輕重的一步。舒爾介紹道：“這是測試驗證大爆炸理論是否成立的關(guān)鍵支柱證據(jù)之一：計算出氫、氦以及元素周期表中其它元素的重子數(shù)量。”與科學(xué)家們還沒有找到的暗物質(zhì)不同的是，之前科學(xué)家們一直知道在宇宙中什么地方可以找到大部分的普通物質(zhì)——約10%在星系內(nèi)部，還有接近60%位于星系之間的氣體彌散云中。
2012年，舒爾和他的同事們曾預(yù)測，那部分缺失的30%重子很可能是以一種名為“溫?zé)嵝窍惦H介質(zhì)”（warm-hot intergalactic medium, 簡稱WHIM）的網(wǎng)絡(luò)狀形式存在于太空中。為了在星系之間尋找該區(qū)域內(nèi)缺失的原子，該研究小組將一系列衛(wèi)星對準(zhǔn)一個名為“1ES 1553” 的類星體。該類星體是一個黑洞，它位于一個星系中心，同時吞噬和噴出大量的氣體。舒爾解釋道：“這基本上是太空中一個非常明亮的燈塔。”通過記錄來自類星體的輻射如何穿過太空，科學(xué)家們可以收集到大量的信息，就像水手在霧中看到燈塔來巡航一樣。首先，研究人員利用哈勃太空望遠鏡上的宇宙起源攝譜儀（Cosmic Origins Spectrograph）來尋找他們可能發(fā)現(xiàn)缺失重子的方位，然后接下來，他們再利用歐洲航天局的X射線多鏡任務(wù)（XMM-Newton）衛(wèi)星進行導(dǎo)航，從而瞄準(zhǔn)這些被發(fā)現(xiàn)的重子。
研究小組在該類星體和太陽系之間發(fā)現(xiàn)了一類高度電離的氧氣氣體的征兆，這些氣體的密度足夠大，當(dāng)它被外推擴散到整個宇宙時，就占了宇宙中普通物質(zhì)剩下的30%。舒爾感嘆道：“我們找到了缺失的重子！”他懷疑，該星系和類星體在數(shù)十億年的時間里把這些氣體吹進了太空深處。舒爾補充說，研究人員需要通過將衛(wèi)星指向更明亮的類星體來證實他們的發(fā)現(xiàn)。
編譯：朱明逸 審稿：alone 編輯：程建蘭
來源：https://phys.org/news/2018-06-universe-ordinary.html
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