咱們熟悉的“普通物質(zhì)”——就是構(gòu)成你、我、星星、石頭、空氣的那些原子們——在宇宙里居然玩起了“集體失蹤”?科學(xué)家們找了它幾十年,愣是少了一半!這可不是什么“暗物質(zhì)”(那玩意兒更神秘),而是實實在在的、本該存在的普通物質(zhì)。它躲哪兒去了?最近,天文學(xué)家們終于揪出了這個“宇宙大逃犯”,用的“探照燈”竟然是來自幾十億光年外的神秘閃光——快速射電暴(FRB)!
“暗”的歸暗,“亮”的也玩消失?
宇宙里的物質(zhì),大部分(約84%)是看不見摸不著的暗物質(zhì),只能通過引力感覺到它。剩下的16%才是我們熟悉的普通物質(zhì)(也叫重子物質(zhì)),它們會發(fā)光發(fā)熱,理論上該能看見。但詭異的是,科學(xué)家算來算去,發(fā)現(xiàn)只有大約一半的普通物質(zhì)能被觀測到。另一半去哪了?成了懸案!
科學(xué)家猜測,這些“失蹤人口”可能藏得太深太散了。它們可能彌漫在包裹著星系的巨大“光暈”(星系暈)里,或者干脆飄蕩在星系與星系之間那廣袤到令人窒息的星際空間中。密度太低,光線太弱,傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡根本“看”不見它們。
“宇宙閃光彈”照亮迷霧
轉(zhuǎn)機(jī)來了!《自然·天文學(xué)》最新研究宣布:借助一種叫快速射電暴(FRB)的宇宙級“閃光彈”,加州理工和哈佛-史密森天體物理中心的天文學(xué)家團(tuán)隊,終于首次找到并測量了這些“失蹤”的普通物質(zhì)!
FRB是什么?簡單說,它們是來自宇宙深處、轉(zhuǎn)瞬即逝(毫秒級)但能量超強(qiáng)的無線電波爆發(fā)。就像有人突然在幾十億光年外打了一下超亮的手電筒,光線穿越浩瀚空間抵達(dá)地球。
研究領(lǐng)頭人利亞姆·康納打了個絕妙比方:“FRB就像穿透星系間迷霧的強(qiáng)光。通過精確測量這束光在旅途中‘變慢’了多少(即色散),我們就能給那片‘迷霧’稱重,哪怕它本身暗到看不見?!本拖衲憧床磺屐F里有什么,但一束強(qiáng)光穿過去,通過光的變化就能推測霧的濃度。
“破紀(jì)錄閃光”揭示宇宙骨架
團(tuán)隊這次下了血本,分析了足足69個不同來源的FRB!這些“閃光彈”有的來自1174萬光年外,最遠(yuǎn)的一個(FRB20230521B)居然在91億光年開外,創(chuàng)下了FRB距離的新紀(jì)錄!要知道,雖然人類已發(fā)現(xiàn)上千個FRB,但能精確定位到老家星系的,也就百來個。這次研究中所有69個FRB的位置和距離都已知,是成功的關(guān)鍵。
其中39個是由加州理工強(qiáng)大的“深空同步陣列-110”(DSA-110)射電望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)抓到的。這個“FRB獵手”專為捕捉和定位這些神秘閃光而生。定位后,團(tuán)隊又動用了夏威夷的凱克望遠(yuǎn)鏡、帕洛瑪天文臺等“大佬”來精確測距。其余30個數(shù)據(jù)則來自全球其他望遠(yuǎn)鏡,主要是澳大利亞的平方公里陣列探路者(ASKAP)。
“陰影”里的玄機(jī):物質(zhì)現(xiàn)形了!
這些FRB本身夠酷了,但這次它們成了“宇宙探針”。當(dāng)FRB發(fā)出的無線電波穿越茫茫宇宙奔向地球時,會被沿途的物質(zhì)“拖慢”腳步,不同波長的光“散開”的程度不同(就像三棱鏡分光)。散開的程度,直接反映了路上物質(zhì)的多少。
另一位研究者維克拉姆·拉維形容道:“這就像我們看到了所有重子物質(zhì)的‘陰影’,而FRB就是背后的光源。即使你只看到一個人的影子,也能知道他在那兒,大致判斷他的體型?!?/p>
宇宙物質(zhì)大搬家!
研究結(jié)果揭開了謎底:宇宙中高達(dá)76%的普通物質(zhì),就藏在我們以為“空蕩蕩”的星系之間(星系際介質(zhì))!星系暈里占了約15%,剩下的才擠在星系內(nèi)部(恒星、冷氣體等)。這個分布完美符合頂尖宇宙學(xué)模擬的預(yù)測,但直到現(xiàn)在才被觀測實錘!
這發(fā)現(xiàn)意義重大!它幫我們理解星系如何“長大”(物質(zhì)如何聚集)。更妙的是,F(xiàn)RB這把新“尺子”,未來還能用來解決宇宙學(xué)其他難題,比如測量幽靈粒子“中微子”的質(zhì)量(這質(zhì)量會影響重子物質(zhì)的“結(jié)團(tuán)”程度)。要知道,標(biāo)準(zhǔn)模型說中微子該沒質(zhì)量,但實際觀測它有極微小質(zhì)量。精確測出來?搞不好能顛覆現(xiàn)有物理理論!
這只是FRB宇宙學(xué)的起點!未來,規(guī)劃中的更強(qiáng)望遠(yuǎn)鏡(如DSA-2000)每年能捕捉上萬個FRB。屆時,這些深空閃光彈將成為我們“稱量”宇宙物質(zhì)、探索極端物理的超級利器。宇宙的“失蹤人口”找到了,但它的秘密,才剛剛開始向我們展現(xiàn)!
朋友們,這波宇宙級“捉迷藏”夠不夠精彩?
你覺得這些躲貓貓的物質(zhì)還藏著什么秘密?評論區(qū)聊聊!
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