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你敢信吗？大名鼎鼎的银河系竟然也迈进了“减肥”的行列！ 2023年1月，美国科学家在测量某束快速射电暴后发现，银河系中的重子物质竟低于预测结果达到百分之四十的地步。 难道，银河系也不满自己臃肿的身材，一直在悄悄的减肥么？  重子物质 更令人意外的是，光是甩掉这些重子物质，银河系就能完成“减肥”的事业。 看来，这看似普通的重子物质一点都不普通。 “普通物质”不普通在现代物理学中，重子因其有着强烈的相互作用而在众多物质中一枝独秀。 只要有重子物质的存在，人们就能瞧见各类物质在宇宙舞台上上演的好戏。 可有趣的是，如此优秀的“重子”竟然不是一个简单名词，而是一个复合词汇。 这也是说，在提及“重子”这一说法的时候，并没有明确的指代物质。 一般来说，宇宙中最为常见的重子物质是质子和中子。  乍一听，这两种物质都好像有点陌生。这是因为在普通人的生活，接触二者的合体——核子——的机会更多一些。 令人闻风丧胆的“原子核”也是这两种物质的合体。 除此之外，另一重子物质——超子也于近年为科学家们所发现。 尽管重子物质在宇宙间如此常见，但科学家们遵从的并不是“物以稀为贵”的逻辑进行的科学研究。 相反，他们关注到了这一常见物质对整个宇宙的重大作用。 简单来说，在大爆炸理论中，科学家们认为整个宇宙诞生之初，只存在着两类物质。 一类是重子物质，一类是非重子物质。  像光子这类物质就不是重子物质，而属于非重子物质。 这么一看，似乎重子物质也没有在宇宙间一家独大，毕竟还有非重子物质与之平分天下。 可有趣的是，非重子物质这一说法是从其质量上来定义的。倘若追溯非重子物质的起源的话，那么人们便可以清晰地看见：重子物质参与了非重子物质的形成。 换言之，非重子物质尽管与重子物质存在着质的差异，但它总归与后者脱不开关系。 这倒不能怪非重子物质一定要蹭重子物质的热度，而是宇宙的设定便是如此。  宇宙物质成分 根据大爆炸的理论设定，整个宇宙在诞生之初是非常均匀的。 这也是说，不论什么物质存在于宇宙间，它与其反物质的比重都是均衡的，包括中子和质子之间的比例也是1:1的。 但就在爆炸后的第一秒内，这种均衡状态被打破了。 原因很简单，爆炸一结束，整个宇宙的温度就发生了极大变化。这一变化又导致中子的反应速度变缓，跟不上质子的反应。 如此一来，二者原本比例的平衡被打破。 质子占据上风后，又促使二者的合成方向往有利于自身的方面发展，质子不断地“吞噬”中子，最终生成了早期宇宙的重要物质——氢、氦-4。  氢、氦-4生成结束后，质子也因为无法多余的中子都被消耗完了，无法促发其他化学反应，因而与仅剩的“独苗”中子一道进入了冻结状态。 没错，现在所说的正是元素周期表上位居第一和第二的物质，千万别以为它们只是寻常的化学元素。 要知道，氢、氦和锂可是整个宇宙间自然生成的元素，没有之一。其他的元素都是经由恒星爆炸、辐射等外力干扰下才出现的。 氢的作用不言而喻。随机在宇宙间找种物质观测一下，人们就能发现其中含有氢元素。 氦的功能不大为人所知，这是因为它在地球上隐藏了太久。 1868年，法国天文学家在观测日蚀现象的时候，意外地发现了氦元素。  重子物质 最神奇的是，这种当时还未在地球上被发现的元素，竟然在整个宇宙中是二把手的位置：其含量是除氢之外的元素总和的4倍。 莫非地球竟然是它的漏网之鱼？ 当然不是，三十年后，科学家们终于在地球上发现了氦，这才证明地球也是宇宙的“亲儿子”。 看到这，重子物质的意义其实凸显得已经很明白了。 倘若没有重子物质的参与，像氢、氦这类的天然元素根本没有机会在大爆炸后产生，更别提宇宙会有多么灿烂的后续或未来了。 换言之，正是由于重子物质在大爆炸后充分燃烧了自己，其所散发出来的光和热才能够久久不灭，成为照亮黑暗宇宙间的一束光，维持着基本的平衡。  宇宙中唯一的可见物质似乎消失了！ 2021年，世界科学家们聚集北京，为的就是找到那失踪的可见物质：重子。 明明在大爆炸的理论模型之中，重子物质才是宇宙的顶流。 可偏偏，拿着大型光学望远镜的科学家们在宇宙间四处张望所找到的重子物质也不过是理论模型中的一半。 更过分的是，如今连银河系也悄咪咪地加入到了“减重”的队伍中。 那么，这些被甩掉的重子物质，究竟跑哪去了呢？ 消失的重子根据科学家们的发现，在大爆炸发生后的38亿年，宇宙间还存在着相当数量的重子物质。 可随着人类科技的进一步发达，科学家们能发现的重子物质就越来越少。 如今，更是连家门口的重子物质都没有守住，不知所踪。 按常理来说，宇宙间的物质涨落此起彼伏是再正常不过的事情。毕竟，在漫长的岁月中，没有任何物质能够熬得住时间的摧残。  宇宙微波背景 但问题就在于，如果连重子物质都能消失，那么整个宇宙秩序早已失去了失去平衡，变得混乱不堪。 而现在，虽然重子物质不再“可见”，但宇宙却还在有序地运转着。 这也就意味着，重子并没有消失，而是隐藏了起来。 那么，重子的隐藏地又会是什么地方呢？ 科学家基于不同的理论猜想，开展了许多的模拟工作。 由于基于不同的假设，不同模拟实验的结果差异很大，但却都指向了相同的方向：重子物质若想存在于宇宙之中又不为人所发觉，只能是隐藏在星系周围的低密度的气体之中。  银河系外的气团 探测方向虽然明了，但在过去的科学观测中，并未发现此类气体的存在。 换言之，这种低密度的气体存在与否也是个问题。 幸运的是，国外的科学家们意外地观测到了围绕在银河系附近的一团炽热气团。 起初，科学家们以为这次发现的又是什么普通气体，结果一研究竟然发现这是一团质量惊人的超大气团。 他们将收集到的数据堆叠在一百多万对的星系数据之上，最终确认了超大气团的真面目。 这股气团的直径相当惊人，比银河系的直径大了足足三倍。 换言之，要是这股气团随时向银河系发动攻击，那么整个银河系只能束手就擒。  星系际温热气体的模拟 此外，这股气团不但直径大，内部的物质质量也是相当地重，大概是几百亿个太阳的质量。 这些，还仅仅是气团的表象。 它的实质才令科学家们振奋。 经过数据比对，科学家们发现这超大气团的密度，是普通物质的六倍。 而在整个宇宙中，能同时满足密度低、质量大的物质只有一种，那就是重子物质。 换言之，这些气团正是消失的重子的藏匿地。 可仅仅发现了重子的藏匿地就足够了吗？ 如果不对气团中的物质进行进一步观测，又如何确定这些气团就藏匿了所有消失的重子呢？ 谜团虽然没能全部解开，好歹知道了银河系周围的气团之中藏着令科学家们苦思冥想的重子物质。 藏匿的地点既然都有了，科学家们还不赶紧向着气团出发？  事实远没有如此简单。 气团的存在虽然已经被证实，但它在宇宙图谱之上也不过是细小的斑点。 要深入探测其中重子物质的含量，是一件相当的艰难的事情，但也不是毫无办法。 这个办法，就是等待“神迹”的到来。 测量方式所谓的“神迹”，不是上帝创造的产物，而是快速射电暴的遗迹。 近年来，随着天文仪器的精细化、专业化，一种神秘的现象也为人们所熟知。 这正是快速射电暴。 快速射电暴的出现时机，是极为偶然、毫无征兆的。 自从科学家于2014年观测到第一束射电暴案例之后，数十年内在全球范围内也才观测到十几例的射电暴现象。 大型望远镜 尽管如此，科学家们还是孜孜不倦地寻找着它的存在。 因为，这种现象稀有又难得。 快速射电暴难得的地方在于，它内部的组成成分虽然很简单，但容易受到其他物质的干扰。 因此，只需要对其数据做基本的分析，就能知道这束射电暴经过了什么地方以及此地的基本状况。 2023年，美国加州境内的六十三个天线探测到了射电暴的存在。 这一束射电暴刚一穿过银河系外的气团，就被科学家们捕捉到了其存在。 因其与银河系的特殊关系，这束射电暴也引起了各国科学家的注意。 重子结构 人们猜想，或许这束射电暴能够解决银河系气团之中的物质问题。 果不其然，在经过一系列的数据测量、分析工作之后，加州科学家维克拉姆终于得出了结论：“在银河系的气团之中，重子物质只占据了百分之九点六的比例，不足百分之十。” 就人类目前对宇宙物质的了解来看，重子物质的占比大概是百分之十六。 这个结果已经远远小于大爆炸理论模型中的假设了。 而现在的观测数据却清晰地告诉人们，宇宙所丢失的重子物质还不够多，银河系丢失的重子物质更惊人。 换言之，如果说原来的银河系是个“大胖子”，那么现在的银河系就是在疯狂减重的道路上一去不复返。 对于普通人来说，减肥或许能带来不少好处。 但对于银河系来说，质量过轻的话显然无法保证现有天体秩序的正常运转。 更恐怖的事情还在于，没人知道银河系是在什么时候开始“减肥”的以及是如何被迫走上“减肥”道路的。 维克拉姆猜想，可能早年的银河系无法摆脱恒星的强风，不得已甩掉物质以保证自身安全。 但这一猜想究竟正确与否，还要等未来的科学观测结果。 |
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