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科学发现:宇宙的遗失物质——重子

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【新三才编译首发】宇宙的遗失物质——重子,已被发现,它在星星之间浮动。

研究宇宙古代历史的研究人员知道有多少普通物质在宇宙大爆炸期间产生,也就是组成重子——包括质子和中子这一类亚原子粒子在内——的物质。而研究现代宇宙的研究人员则知道人类用望远镜可以看到多少普通的重子物质。

但直到最近,这些数字并不匹配:有三分之一宇宙原始重子物质失踪。现在,一个国际研究小组借由对某个令人难以置信的明亮黑洞所进行的聪明观察后,他们表示已经找到了这些宇宙的遗失物质。

研究人员6月21日发表在「自然」杂志上的一项研究中写道,失踪的重子一直隐藏在星星之间薄而热的氧气云层中漂浮。这种气体是高度电离的,这意味着它的大部分电子都没有了,而且它有很强的正电荷。

「我们找到了失踪的重子。」共同研究者之一的科罗拉多大学博尔德分校天文学家迈克尔·沙尔(Michael Shull)在论文中声明。

研究人员写道,氧气的信号太强烈,并且与源于类星体光的随机波动一致。天文学家也排除了造成氧气影子的微弱星系的可能性。

自从至少2011年以来,研究人员一直怀疑失踪的重子可能隐藏在这种称为暖—热星系间介质(WHIM)的材料中,但WHIM很难直接观察。为了发现隐藏在那里的气体,他们必须提出一个聪明的想法。

远离地球的地方有黑洞吸收大量物质。这些物质发出非常明亮的光线,在地球上透过望远镜就可以发现。研究人员称这类黑洞星体为宇宙中最亮的物体。这意味着来自类星体的光具有「高信噪比」,在这种情况下很容易看出是否有东西模糊了它。

指向类星体的望远镜不仅让天文学家可以看到物体本身,还揭示了类星体和望远镜之间漂浮的物体,也就是WHIM的细丝。

研究人员通过仔细观察WHIM如何遮挡和改变从类星体发出的光进入两台望远镜的镜头,就能够弄清楚WHIM是由什么组成的。事实证明,答案是氧气,而且加热到接近华氏180万度(摄氏100万度)。

这些遗失的重子与研究人员所认为存在的暗物质不同,由于其对恒星的引力影响,重子被认为是以比简单重子更奇特的粒子形式存在的。

在一份声明中,研究人员表示,他们能够从观察到的WHIM中推断氧气形式的多少重子物质漂浮在宇宙其他地方作为WHIM。他们表示,为了确认和完善他们的观测,他们计划将他们的望远镜指向其他类星体,并观察WHIM模糊它们。

(编译:王明真)

(责任编辑:姜启明)

(文章来源:新三才编译首发)

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