近年来,天文学家们发现自己面临着一个令人困扰的清单问题。普遍的观点认为,暗物质和暗能量构成了宇宙的 95%,而普通物质,或重子——构成行星、恒星等的亚原子粒子——占剩余的 5%。问题是,借助光学望远镜探测到的发光物质仅占预期普通物质的 10%,而通过其他手段推断出的重子也仅使总数达到 50%。
新的发现正在帮助弥合预测与观测之间的这一差距。在今天发表在《自然》杂志上的一篇论文中,科学家报告说,他们已经确定了其余缺失物质的可能来源。来自钱德拉X射线天文台的数据显示,丢失的重子可能漂浮在星系际介质中弥散的气体河流中,这些气体太热以至于无法用光学望远镜看到。
先前的研究表明,重子可能存在于极热的星系际气体中,但研究人员对重子的密度了解不足,无法对可能存在的重子数量得出确凿的结论。在新的研究中,哈佛-史密森天体物理学中心的法布里齐奥·尼卡斯特罗 (Fabrizio Nicastro) 和他的同事们获得了气体的高质量光谱,当时气体被类星体星系马卡良 421 (见图) 的耀斑照亮。根据这些光谱,该团队确定气体中重子的密度足以解释缺失的物质。
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但是,本研究中采样的区域是否代表宇宙的其余部分尚不清楚。“新的紫外线和 X 射线天文台是完成缺失重子清单所必需的,”科罗拉多大学的 J. 迈克尔·舒尔 (J. Michael Shull) 在一篇随附的评论中写道。“但它们将做更多的事情,让天文学家能够绘制出丝状星系际物质的宇宙网络,第一批星系和恒星就是从中形成的。”