作者:Fabio Gastaldello 来源:《天体物理学杂志》 发布时间:2010-5-28 10:18:33
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天文学家或已找到宇宙丢失物质

据美国“每日科学”网5月13日报道,加州大学天文学家利用欧航局(ESA)的XMM-牛顿太空望远镜与美国宇航局(NASA)的钱德拉X射线太空望远镜,在距地球4亿光年之处,发现巨大的星系际气体储存槽。这一发现成为迄今为止最强有力的证据,证明这些在宇宙中的弥漫之物,就是科学家不断寻找的丢失物质。
 
这些宇宙“失踪家族”的成员与难以捉摸的暗物质不同,其主要由重子组成,即常规质子与电子。
 
通常认为宇宙物质中有5%由重子物质组成,其虽微小,但是人类本身以及最大可观测宇宙范围内的发光天体都是由重子物质构成,其余是23%的暗物质和72%的暗能量。而仅仅这么小的重子百分比中,尚有一半下落不明。科学家在对宇宙年龄的1/10处(即星系刚形成时)的星系间原子氢进行观测,可以估计出当时重子物质的量,要远多于现在的量,其他的重子物质就此丢失。而目前所有可见的恒星、星系和气体的物质总量,其实比丢失的部分还要小。此次研究观测到的对象即属于丢失的这一部分。
 
研究人员指出,这一部分“失踪家族”,其观测难度有甚于暗物质。
 
星系形成的流体动力学模拟显示,现今大量的重子物质可能存在于温度介于几十万摄氏度到一百万摄氏度之间的温热星系际物质(WHIM),以网络状弥漫于邻近宇宙,而不是位于恒星或者星系。但在演化过程中,不断有炽热气体随星系风进入星系际空间,使这种气体云极其稀薄,就算被检测到,证据也颇为模糊。
 
目前最行之有效的方法则是探测比氦重的元素的高电离吸收线。这些氧离子的谱线只能在紫外线和X射线波段才能被观测到。钱德拉与XMM-牛顿望远镜的强大技术使得这些观测成为可能。在2009年2月,加州大学天文学家在4亿光年外一个大型星系中“疑似”捕获到部分丢失的物质,当时数据显示其如果是这部分丢失物质,将十分符合宇宙学的标准模型。
 
这种观测只能是间接的,需利用20亿光年外活跃星系核(AGN)中飞速成长的超大质量黑洞所发出的X光,窥探位于AGN与地球之间4亿光年处的玉夫座长城(Sculptor Wall),这是一个由数以千计的星系构成的长达数千万光年的大尺度宇宙结构,其中的WHIM会吸收AGN的X射线。经过进一步探测与海量数据分析,现可预测其间WHIM含量约为每立方米6个质子。与此相比,银河系中每立方米拥有100万颗氢原子的弥散气体都算是很浓密了。
 
该研究发表在最新出版的《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上。 (来源:科技日报 张梦然)
 
 
 
 
 
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