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宇宙原子失踪之谜被破解:一半普通物质都藏身于此

 火神求火 2017-10-12



撰文| Leah Crane

翻译| 戴晨

审校| 吴非


宇宙由约70%的暗能量、23%的暗物质和4.6%的普通物质,或者说重子物质所构成。你可能听说过科学家们正在寻找暗物质,一种弥漫在整个宇宙中神秘物质。各国研究人员动用了各种大型探测设备,至今仍未找到它的踪影。但实际上,即使对于普通物质,我们也没有完全掌握其踪迹——根据我们的宇宙模型,宇宙中有近一半的普通物质还没有被探测到。


近日,两个独立的小组分别发现了这些失踪的重子。它们通过丝线状的,热的弥散气体将星系联系起来。这种物质被称为温热星系际物质(warm-hot intergalactic matter)。


“消失的重子的问题被解决了,”法国奥尔赛空间天体研究所(Institute of Space Astrophysics)的Hideki Tanimura说道。他领导了其中一个小组。另一个小组则由英国爱丁堡大学(University of Edinburgh)的Anna de Graaff领导。两个小组的研究结果均已发表在预印本网站arXiv上。


因为这种气体非常稀薄,且温度不足以被X射线望远镜探测到,因此在此之前没有人观测到这种气体。


“没有什么最佳观测点,我们已经发明的仪器中没有能直接观察到这种气体的,”伦敦大学学院(University College London)的Richard Ellis说,“迄今为止,这种气体的存在仍然是一种猜想。”


因此,这两个小组需要寻找另外方法来确定这些丝状的气体是否真实存在。


两个团队都利用了“苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应(Sunyaev-Zel’dovich effect,简称SZ效应)。这种效应在宇宙大爆炸留下的光(也就是宇宙微波背景辐射)通过热气体的时候发生。在宇宙膨胀的过程中,宇宙微波背景辐射中的光子波长变长,且冷却到接近绝对零度。当这种光子与电子发生碰撞,它们重新获得能量,波长会小幅地变短,这会在宇宙微波背景辐射上留下一个昏暗的斑点。



把他们堆起来


2015年,普朗克卫星绘制了一幅可观测宇宙内的宇宙微波背景辐射图。因为这些星系之间的卷须状气体是如此的分散,它们造成的昏暗的斑点很难直接从图像上看到。

Planck CMB

来源:http://www./Our_Activities/Space_Science/Highlights/Planck_s_Universe

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