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消失的重子或潛藏于星際空間,使普通物質(zhì)占現(xiàn)代宇宙總質(zhì)能5%左右
時(shí)間:2020-06-02 16:17:09

對(duì)年輕宇宙發(fā)出的光進(jìn)行觀察,得到的數(shù)據(jù)表明,普通物質(zhì)約占宇宙總質(zhì)能的5%,但現(xiàn)在能看到的普通物質(zhì)加起來(lái)僅占預(yù)期物質(zhì)總量的一半左右,“消失”的一半普通物質(zhì)去哪了?科學(xué)家在最新一期《自然》雜志撰文指出,他們對(duì)來(lái)自其他星系的快速射電暴進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)宇宙中“消失”的一半普通物質(zhì)其實(shí)潛伏于星際空間。

這些“消失”的普通物質(zhì)由質(zhì)子和中子等重子組成,困擾了宇宙學(xué)家近20年。雖然他們一直懷疑,這些物質(zhì)隱藏在星系之間,“但我們無(wú)法確切地探測(cè)到它們,因?yàn)樗鼈兎浅7稚ⅲ矝](méi)有發(fā)出明亮的光。”荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)天體物理學(xué)家賈森·赫塞爾說(shuō)。

厘清星際空間中所有重子的方法是依靠其他星系發(fā)出的快速射電暴(FRB),它們可能由中子星或黑洞周圍的高能活動(dòng)產(chǎn)生。即使無(wú)人知道這些FRB產(chǎn)生的原因,它們也可以充當(dāng)有用的重子探測(cè)器。FRB的高頻、高能無(wú)線電波比其低頻波更快穿過(guò)星系物質(zhì)。FRB脈沖波穿過(guò)的星際物質(zhì)越多,它的低頻波落得越遠(yuǎn),當(dāng)無(wú)線電信號(hào)到達(dá)地球時(shí)就產(chǎn)生了可檢測(cè)到的拖尾現(xiàn)象。

美國(guó)加州大學(xué)圣克魯茲分校天體物理學(xué)家科薩維爾·普羅查斯卡及其同事研究了來(lái)自5個(gè)星系的5個(gè)FRB——由“澳大利亞平方公里陣列探路者”(ASKAP)射電望遠(yuǎn)鏡檢測(cè)到。對(duì)每個(gè)FRB,研究人員比較了不同頻率無(wú)線電波的到達(dá)時(shí)間,以計(jì)算這些FRB在穿越星際空間時(shí)遇到的重子的數(shù)量,然后,利用FRB所在星系與銀河系之間的距離,計(jì)算出了該路徑的重子密度。

研究表明,銀河系與5個(gè)FRB宿主星系之間的平均物質(zhì)密度約為1個(gè)重子/立方米。普羅查斯卡說(shuō),銀河系中的物質(zhì)密度約為星際物質(zhì)密度的一百萬(wàn)倍,這顯得星際物質(zhì)“非常稀疏”,但所有這些物質(zhì)加在一起,足以解釋宇宙中消失的普通物質(zhì),使普通物質(zhì)占現(xiàn)代宇宙總質(zhì)能5%左右。

關(guān)鍵詞: 重子

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