天文學家找到宇宙中一半失蹤物質

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【大紀元2017年10月31日訊】(大紀元記者原泉編譯報導)英法科學家分別發現新的間接證據顯示,由重子組成的絲狀和層狀氣體物質將星系團如網絡般聯繫在一起,它們構成了宇宙中普通物質(ordinary matter)的一半。

據英國《衛報》報導,當科學家提出宇宙大爆炸理論時,令人不解的問題之一是﹕宇宙中大約80%的普通物質「失蹤」了。

宇宙微波背景輻射圖。(NASA)
宇宙微波背景輻射圖。(NASA)

這一令人費解的難題來源於對宇宙大爆炸後剩餘輻射的測量,該測量使科學家得以計算出宇宙中有多少物質以及它們的存在形式。結果顯示大約5%的宇宙物質是普通物質,其它的是暗物質暗能量(其中暗物質佔四分之一,暗能量則佔四分之三)。

暗物質從未被直接探測到,暗能量則完全是個迷。而追蹤剩下的5%的普通物質也比想像的複雜。當科學家們把天空中所有可觀測到的恆星,行星,和星系等加在一起時,其總量最多只能構成這5%普通物質的20%。

其它失蹤的80%被稱為「失蹤重子問題」,重子是普通的次原子粒子,比如質子和中子。

宇宙中星系團的分佈呈網絡狀,科學家猜測失蹤的重子存在於星系間瀰漫的絲狀和層狀的氣體物質中。

理論計算估算出這些氣體物質,也就是溫熱星系際物質(Whim,warm-hot inter galactic medium) ,溫度大約有一百萬攝氏度。這個溫度下的氣體霧溫度太低,不能發出地球普通望遠鏡可觀測到的X射線,但是,該溫度又不夠低到能吸收大量的穿過氣體霧的光。因此,我們無法直接探測到這些物質。

英國愛丁堡大學和法國空間天體物理學研究所的科學家團隊分別發現了溫熱星系際物質的引人注目的的間接證據。兩個團隊都基於這樣一個事實,即當輻射穿過熱氣體時被散射,這意味著在宇宙微波輻射背景(CMB, cosmic microwave background,是宇宙學中「大爆炸」遺留下來的熱輻射)下,溫熱星系際物質應該顯示為一個微弱的輪廓。

研究人員將普朗克空間觀測站所收集的宇宙微波輻射背景,與斯隆數字巡天項目(Sloane Digital Sky Survey)提供的最詳細的宇宙網絡圖譜疊加在一起。他們假設,如果氣體物質與星系團有聯接,那麼會在普朗克數據中有顯示。

愛丁堡團隊的研究結果顯示,宇宙星系之間的物質密度要比周圍物質密度高出6倍。全部加在一起後,這些氣體物質佔宇宙普通物質的30%,加之星系團本身所佔的30%,可以解釋普通物質總量的大約一半。法國團隊的計算略低於這個數字,但大體是一致的。

這個仍然無法解釋宇宙所有普通物質的去向,因此人們相信剩餘的部份可能由奇怪的、未被觀察到的物體諸如黑洞或暗星系所組成。另外,科學家仍然未能解決構成宇宙更大部份的暗物質和暗能量問題。◇

責任編輯:朱涵儒

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