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物理学家发现宇宙中缺失的重子物质

来源:亚搏体育app网站   发布时间:2019-06-23   点击量:9

北京时间6月26日消息,据国外媒体报道,研究宇宙古老历史的科学家知道有多少常规物质——由重子(包括质子和中子在内的亚原子粒子)构成——产生于大爆炸期间,而研究现代宇宙的科学家则知道人类用望远镜可以探测到的常规物质有多少。然而,这两个数字直到最近都一直对不上。宇宙中最初的重子物质有三分之一缺失了。现在,借助对一个黑洞的巧妙观测,一支国际研究团队表示,他们发现这些缺失的中子和质子。

类星体是极度明亮的活动星系核(想象图)

在发表于6月21日《自然》(Nature)杂志的论文中,研究人员写道,这些缺失的重子一直隐藏在恒星之间漂浮的、稀薄而又高温的氧气云中。这些气体高度电离,意味着其大部分电子都不见了,并且具有很强的正电荷。

“我们发现了缺失的重子,”论文作者之一、科罗拉多大学博尔德分校的天文学家迈克尔·沙尔(Michael Shull)在一份声明中说道。研究人员称,从类星体光线的随机波动中,可以发现非常强烈和稳定的氧气信号。他们还排除了某个微弱星系造成氧气阴影的可能性。

至少从2011年开始,研究人员就怀疑缺失的重子可能隐藏在这种被称为“温-热星系际介质”(warm-hot intergalactic medium,WHIM)的物质中,但这种物质很难直接观测。为了发现其中隐藏的气体,研究人员必须想出一个聪明的方法。

在距离地球非常遥远的地方,存在着能吞噬大量物质的黑洞。这些物质向黑洞坠落时,能发出被地球望远镜探测到的明亮光线。研究人员将这类黑洞称为“类星体”,并认为它们是宇宙中最明亮的物体。这也意味着,来自类星体的光具有“高信噪比”,如果被什么东西遮住的话,也很容易被发现。

将望远镜对准类星体不仅能告诉天文学家有关类星体本身的信息,而且能揭示一些漂浮在类星体和望远镜之间的物质。在这个研究中,也就是温热星系际介质的纤维。

在类星体光线到达地球的过程中,由于温热星系际介质的存在,光线会出现模糊和其他变化。通过仔细观察这一过程,研究人员揭示了温热星系际介质的组成——加热到将近100万摄氏度的氧气。

这些缺失的重子并不是暗物质。在宇宙学中,暗物质指的是无法通过电磁波的观测进行研究,即不与电磁力发生作用的物质。目前天文学家只能通过引力效应来了解宇宙中存在着大量暗物质。暗物质可能是由一种(或几种)常规的重子以外的新粒子构成。

研究人员在声明中表示,从观察到的温热星系际介质中,他们能推断出在宇宙其他地方以氧气漂浮着的重子物质的总量。为了确认和完善观测结果,他们计划将望远镜指向其他类星体,观察使这些类星体光线变暗的温热星系际介质。

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