澳大利亞科學(xué)家找到新觀測(cè)方法 為尋找銀河系失蹤物質(zhì)提供啟發(fā)

科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，宇宙是由重子物質(zhì)(baryonic matter)、暗物質(zhì)(dark matter)及暗能量(dark energy)組成的。但幾十年來，令科學(xué)家們感到困惑的是，他們始終不能像理論預(yù)測(cè)的那樣找到宇宙中的所有物質(zhì)。

雖然宇宙的大部分質(zhì)量被認(rèn)為是神秘的暗物質(zhì)和暗能量，但依然有 5% 的物質(zhì)是由你我、恒星、行星以及小行星組成的 “正常物質(zhì)”，也被稱為重子物質(zhì)。然而，能夠直接測(cè)量到的重子物質(zhì)只占預(yù)期的一半左右，那么失蹤的另一半重子物質(zhì)藏到了哪里?

澳大利亞悉尼大學(xué)物理學(xué)院博士生王元明 (音譯)找到了一種巧妙的方法，可以用來幫助追蹤那些失蹤的物質(zhì)。她應(yīng)用自己發(fā)明的技術(shù)，在距地球約 10 光年的銀河系中精確定位了迄今未被探測(cè)到的一股冷氣體團(tuán)。該云團(tuán)長(zhǎng)約 1 萬億千米，寬約 100 億千米，但質(zhì)量?jī)H與月球相當(dāng)。

這項(xiàng)研究為科學(xué)家尋找銀河系失蹤物質(zhì)提供了啟發(fā)。王元明說：“我們懷疑，許多‘失蹤’的重子物質(zhì)要么在星系內(nèi)，要么在星系間以冷氣體云的形式存在。這種氣體用傳統(tǒng)方法無法被探測(cè)到，因?yàn)樗旧聿⒉话l(fā)出可見光，而且溫度太低，無法通過射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到。”

天文學(xué)家所做的就是在遙遠(yuǎn)的銀河中尋找射電源，看看它們是如何 “閃爍”的。王元明說：“我們?cè)谔炜罩械囊粭l巨線上發(fā)現(xiàn)了 5 個(gè)閃爍的射電源。分析表明，它們的光肯定穿過了同一團(tuán)冷氣體。”

正如可見光穿過我們的大氣層時(shí)會(huì)使恒星閃爍一樣，無線電波通過物質(zhì)時(shí)也會(huì)影響它們的亮度。王元明等人發(fā)現(xiàn)的正是這種 “閃爍”。

《曼利天體物理學(xué)雜志》《Manly Astrophysics》合著者阿爾特姆 · 圖茨索夫(Artem Tuntsov)說：“我們不太確定這個(gè)奇怪的云團(tuán)是什么，但有一種可能是，它可能是個(gè)氫氣‘雪云’，被附近的恒星打散，形成了一團(tuán)又長(zhǎng)又細(xì)的氣體。”

氫氣會(huì)在零下 260 度左右凍結(jié)，王元明等人猜測(cè)認(rèn)為，宇宙中丟失的許多重子物質(zhì)可能被困在這些氫氣 “雪云”中，它們幾乎不可能被直接探測(cè)到。王元明說：“然而，我們現(xiàn)在已經(jīng)找到方法，可以利用背景星系作為參照物來識(shí)別這種‘看不見的’冷氣團(tuán)。”

王元明的導(dǎo)師塔拉 · 墨菲教授(Tara Murphy)說：“對(duì)于年輕的天文學(xué)家來說，這是個(gè)值得稱贊的發(fā)現(xiàn)，我們希望王元明開創(chuàng)的方法能讓我們探測(cè)到更多失蹤的物質(zhì)。”

尋找氣云的數(shù)據(jù)是由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)位于澳大利亞西部的 ASKAP 射電望遠(yuǎn)鏡獲取的。CSIRO 首席研究工程師基思 · 班尼斯特(Keith Bannister)說：“正是 ASKAP 的廣闊視野在一次觀測(cè)中看到了數(shù)以萬計(jì)的星系，這使我們能夠測(cè)量氣云的形狀。”

墨菲教授說：“這是首次在同一個(gè)冷氣云背后探測(cè)到多個(gè)‘閃爍體’。在接下來的幾年里，我們應(yīng)該能夠用 ASKAP 利用類似的方法來探測(cè)銀河系中大量存在的氣體結(jié)構(gòu)。”

王元明的發(fā)現(xiàn)為天文學(xué)家尋找宇宙中失蹤的重子物質(zhì)增添了新的工具。此前，澳大利亞科廷大學(xué)已故副教授讓 - 皮埃爾 · 麥夸特 (Jean-Pierre Macquart)去年曾公布一種方法，他也使用 CSIRO 的 ASKAP 望遠(yuǎn)鏡，利用快速射電暴作為 “宇宙稱重站”，來估計(jì)星際介質(zhì)中的一部分物質(zhì)重量。

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