宇宙中缺失物质的一块被发现

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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。”

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大众科学 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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