宇宙大爆炸又一力证：科学家发现宇宙隐藏的普通物质学术资讯

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▲这是一张宇宙网络的模拟图，它显示的是宇宙中连接星系与星系的、由气体弥散产生的卷须。

根据物理学的标准理论，普通物质，又称被为“重子物质”，是构成宇宙中所有存在物质的基本材料。从恒星和黑洞核心到我们生活中的一切，普通物质构成了宇宙物质总量的17％（剩下83%是被暗物质所占据），最常见的重子有组成日常物质原子核的质子、中子和电子等等。然而，一直以来，天体物理学家们只找到了理论学家预测的宇宙大爆炸所产生的普通物质总量的三分之二，另外三分之一下落不明。

据《自然》杂志6月20日刊发的一篇新研究论文称，一个由意大利天体物理研究所（INAF）的法布里齐奥·尼科斯特罗（Fabrizio Nicastro）和美国哈佛-史密森天体物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）共同领导的国际研究小组在星系与星系之间的空间中发现了那剩下的三分之一，从而让宇宙中隐藏的最后一部分普通物质的奥秘昭白于天下。

该研究论文的合著者、美国科罗拉多大学博尔德分校（CU Boulder）的天体物理和行星科学系的迈克尔·舒尔（Michael Shull）公布道，这部分普通物质在大约100万摄氏度的极高温中以氧气丝的形式存在。

这一发现是天体物理学界今年所迈出的举足轻重的一步。舒尔介绍道：“这是测试验证大爆炸理论是否成立的关键支柱证据之一：计算出氢、氦以及元素周期表中其它元素的重子数量。”与科学家们还没有找到的暗物质不同的是，之前科学家们一直知道在宇宙中什么地方可以找到大部分的普通物质——约10%在星系内部，还有接近60%位于星系之间的气体弥散云中。

2012年，舒尔和他的同事们曾预测，那部分缺失的30%重子很可能是以一种名为“温热星系际介质”（warm-hot intergalactic medium, 简称WHIM）的网络状形式存在于太空中。为了在星系之间寻找该区域内缺失的原子，该研究小组将一系列卫星对准一个名为“1ES 1553” 的类星体。该类星体是一个黑洞，它位于一个星系中心，同时吞噬和喷出大量的气体。舒尔解释道：“这基本上是太空中一个非常明亮的灯塔。”通过记录来自类星体的辐射如何穿过太空，科学家们可以收集到大量的信息，就像水手在雾中看到灯塔来巡航一样。首先，研究人员利用哈勃太空望远镜上的宇宙起源摄谱仪（Cosmic Origins Spectrograph）来寻找他们可能发现缺失重子的方位，然后接下来，他们再利用欧洲航天局的X射线多镜任务（XMM-Newton）卫星进行导航，从而瞄准这些被发现的重子。

研究小组在该类星体和太阳系之间发现了一类高度电离的氧气气体的征兆，这些气体的密度足够大，当它被外推扩散到整个宇宙时，就占了宇宙中普通物质剩下的30%。舒尔感叹道：“我们找到了缺失的重子！”他怀疑，该星系和类星体在数十亿年的时间里把这些气体吹进了太空深处。舒尔补充说，研究人员需要通过将卫星指向更明亮的类星体来证实他们的发现。

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编译：朱明逸审稿：alone 编辑：程建兰

来源：https://phys.org/news/2018-06-universe-ordinary.html