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可见宇宙中缺失的那部分质量总算被找着了

2017年10月12日 10:16  PDF版 分享到微信

2017-10-12 09:55 来源: 煎蛋网

之间缺失的一环终於被补上了。长久以来,在由正常物质(质子,中子,电子等)构成的可见里,有差不多一半的不知所踪,我们在群星间搜索,向星云中打量,不放过每个可疑恒星,结果却一直令人失望。现在,我们找到了那质量。

或许您听说过,那是一种在宇宙深处的神秘物质;我们唯一能到的就是它产生的引力。但是按照我们的宇宙模型,除了暗物质,剩余宇宙的质量还是应该比我们知道的大一倍。

现在两个独立的找到了那一半宇宙物质,他们是由而不是暗物质构成的、灼热的像烟气一样弥散的丝线状物质,将星系连接在一起。

“失踪的重子问题解决了,”法国奥赛太空天体物理研究所的Hideki Tanimura说,他是其中一个团队的领导者。另一队由英国爱丁堡大学的Anna de Graaff率领。

“没有什麽最佳观测点,我们也没有发明出来什麽最佳观测仪器,能直接观察这种气态的物质。”伦敦大学学院Richard Ellis说, “直到现在一切都是纯粹的猜测。”

所以这两个团队不得不寻找另一种方式来明确地表明这些真的在那里。

两支队伍都利用了一种被称为Sunyaev-Zel'dovich效应的现象,这种现象发生在宇宙大爆炸,光线通过高热的气态物质时。随着光线的传播,其中一些散射出气体中的电子,在宇宙微波背景中留下了一个暗淡的斑块——创世遗蹟的快照。

2015年普朗克卫星在整个可观察的宇宙中创建了一幅这种效应的地图。因为星系之间的气体卷曲如此漫长,所以造成的朦胧斑点太小了,无法直接在普朗克的地图上观察到。

两队都从斯隆数字天空(Sloan Digital Sky Survey)中选出了一系列星系,这些星系预计是由一连串的重子相连。他们强化了卫星在扫描星系之间的区域时的信号接收强度,使单个微弱的线索可以被检测到。

Tanimura的团队将数据叠加在26万对星系上,而Graaff的小组则使用了超过一百万对星系。两队都了星系之间气体丝的明确证据。Tanimura他们发现,它们几乎是宇宙中正常物质的平均密度值的三倍,而Graaff的小组发现它们的密度更是高过六倍,确认这些区域中的气体足够密实,形成连接不同星云的细丝。

“我们预料到了会有一些差异,因为我们正在观察不同距离的细丝,”Tanimura说。“如果把这个因素包括在内,我们的研究结果与其他组织非常一致。”

最後,发现被预言的额外的重子证实了我们对宇宙的一些基本假设。

Ralph Kraft对马萨诸塞州天体物理学哈佛史密斯中心的听众说:“每个人都知道它必须在那里,但是这是第一次有人——两个不同的组织,而不是一个——给出了确定的观测证据。”

他说:“这很大程度上指引了我们对星系形成的许多想法,以及宇宙在历史上怎样诞生了结构。”

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