宇宙中缺失物質的一塊被發現

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近年來,天文學家們發現自己面臨著一個令人困擾的清單問題。普遍的觀點認為,暗物質和暗能量構成了宇宙的 95%,而普通物質,或重子——構成行星、恆星等的亞原子粒子——佔剩餘的 5%。問題是,藉助光學望遠鏡探測到的發光物質僅佔預期普通物質的 10%,而透過其他手段推斷出的重子也僅使總數達到 50%。

新的發現正在幫助彌合預測與觀測之間的這一差距。在今天發表在《自然》雜誌上的一篇論文中,科學家報告說,他們已經確定了其餘缺失物質的可能來源。來自錢德拉X射線天文臺的資料顯示,丟失的重子可能漂浮在星系際介質中彌散的氣體河流中,這些氣體太熱以至於無法用光學望遠鏡看到。

先前的研究表明,重子可能存在於極熱的星系際氣體中,但研究人員對重子的密度瞭解不足,無法對可能存在的重子數量得出確鑿的結論。在新的研究中,哈佛-史密森天體物理學中心的法布里齊奧·尼卡斯特羅 (Fabrizio Nicastro) 和他的同事們獲得了氣體的高質量光譜,當時氣體被類星體星系馬卡良 421 (見圖) 的耀斑照亮。根據這些光譜,該團隊確定氣體中重子的密度足以解釋缺失的物質。


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但是,本研究中取樣的區域是否代表宇宙的其餘部分尚不清楚。“新的紫外線和 X 射線天文臺是完成缺失重子清單所必需的,”科羅拉多大學的 J. 邁克爾·舒爾 (J. Michael Shull) 在一篇隨附的評論中寫道。“但它們將做更多的事情,讓天文學家能夠繪製出絲狀星系際物質的宇宙網路,第一批星系和恆星就是從中形成的。”

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大眾科學 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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