天文学家找到宇宙中一半失踪物质

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【大纪元2017年10月31日讯】(大纪元记者原泉编译报导)英法科学家分别发现新的间接证据显示,由重子组成的丝状和层状气体物质将星系团如网络般联系在一起,它们构成了宇宙中普通物质(ordinary matter)的一半。

据英国《卫报》报导,当科学家提出宇宙大爆炸理论时,令人不解的问题之一是﹕宇宙中大约80%的普通物质“失踪”了。

宇宙微波背景辐射图。(NASA)
宇宙微波背景辐射图。(NASA)

这一令人费解的难题来源于对宇宙大爆炸后剩余辐射的测量,该测量使科学家得以计算出宇宙中有多少物质以及它们的存在形式。结果显示大约5%的宇宙物质是普通物质,其它的是暗物质和暗能量(其中暗物质占四分之一,暗能量则占四分之三)。

暗物质从未被直接探测到,暗能量则完全是个迷。而追踪剩下的5%的普通物质也比想像的复杂。当科学家们把天空中所有可观测到的恒星,行星,和星系等加在一起时,其总量最多只能构成这5%普通物质的20%。

其它失踪的80%被称为“失踪重子问题”,重子是普通的次原子粒子,比如质子和中子。

宇宙中星系团的分布呈网络状,科学家猜测失踪的重子存在于星系间弥漫的丝状和层状的气体物质中。

理论计算估算出这些气体物质,也就是温热星系际物质(Whim,warm-hot inter galactic medium) ,温度大约有一百万摄氏度。这个温度下的气体雾温度太低,不能发出地球普通望远镜可观测到的X射线,但是,该温度又不够低到能吸收大量的穿过气体雾的光。因此,我们无法直接探测到这些物质。

英国爱丁堡大学和法国空间天体物理学研究所的科学家团队分别发现了温热星系际物质的引人注目的的间接证据。两个团队都基于这样一个事实,即当辐射穿过热气体时被散射,这意味着在宇宙微波辐射背景(CMB, cosmic microwave background,是宇宙学中“大爆炸”遗留下来的热辐射)下,温热星系际物质应该显示为一个微弱的轮廓。

研究人员将普朗克空间观测站所收集的宇宙微波辐射背景,与斯隆数字巡天项目(Sloane Digital Sky Survey)提供的最详细的宇宙网络图谱叠加在一起。他们假设,如果气体物质与星系团有联接,那么会在普朗克数据中有显示。

爱丁堡团队的研究结果显示,宇宙星系之间的物质密度要比周围物质密度高出6倍。全部加在一起后,这些气体物质占宇宙普通物质的30%,加之星系团本身所占的30%,可以解释普通物质总量的大约一半。法国团队的计算略低于这个数字,但大体是一致的。

这个仍然无法解释宇宙所有普通物质的去向,因此人们相信剩余的部分可能由奇怪的、未被观察到的物体诸如黑洞或暗星系所组成。另外,科学家仍然未能解决构成宇宙更大部分的暗物质和暗能量问题。◇

责任编辑:朱涵儒

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