400萬光年之外宇宙失蹤物質找到了?

2026-07-26 | 來源: 煎蛋網 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

科學家們發現了此前失蹤的星系物質，它們潛伏在星系間巨大的虛空之中。幾十年來，科學家一直無法解答一個長期謎題：為什麼我們在星系中看到的普通物質遠少於應有數量。如今，CHIME/FRB合作組織的研究團隊(由MIT研究者領銜)開發出一種新方法，將快速射電暴(FRB)探測與星系位置測量相結合，定位了這些失蹤的星系物質。

該方法發表於7月21日的《物理評論快報》，揭示了星系間空間中此前不可見的大量物質，這些物質源於星系自身。它還揭示了星系物質被拋出的原因：星系內部劇烈的天體物理現象，如黑洞噴流和恒星爆炸。這一發現反過來暗示這些現象的劇烈程度遠超此前想象。

大爆炸剛結束時，物理學家估計宇宙約17%由"普通"物質構成(即我們、行星、恒星和星系構成的可見物質)，其余83%是暗物質。科學家因此預期在當今可觀測宇宙中看到相似比例的普通物質。然而，星系內普通物質的總量加起來僅為宇宙預期值的約十分之一。

長期以來，一種假說認為如果失蹤物質確實存在，很可能藏在星系間的廣闊空間中。但如果屬實，這些失蹤物質會極其稀薄地散布於虛空中，極為難以探測。

CHIME/FRB團隊開創性地通過研究FRB來搜索失蹤物質。FRB於2007年被發現，是極其明亮、僅持續幾毫秒的射電波閃，被認為來自宇宙中某些最劇烈的現象。它們從數十億光年外的遙遠星系到達地球，並攜帶著穿行路徑上物質的印記，猶如宇宙版X光掃描。

合著者Haochen Wang說："FRB適合探測失蹤物質的原因在於其獨特性質。它們起初是極快的閃光，穿行物質時會在時間上展寬。我們可以非常精確地測量這種展寬，它直接正比於FRB經過的失蹤物質的數量。"

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通過結合加拿大氫強度測繪實驗(CHIME)和暗能量光譜儀(DESI)的數據，團隊將數千次實測FRB信號的展寬程度與宇宙中數百萬星系的位置交叉比對。這使科學家能判斷FRB在前往地球途中是被星系內部物質展寬，還是經過星系間空間而被那裡的物質展寬。

結果顯示，此前未探測到的物質確實位於星系之外，形成廣泛散布的雲團，延伸范圍遠超此前預測。合著者Kiyoshi Masui說："一個星系也許跨度為數十萬光年，而我們在約400萬光年處找到了失蹤物質。這比模擬預測遠得多。這些測量表明，恒星活動和黑洞活動比預測更強、暴烈得多。"

在驗證FRB確實可用於搜尋失蹤物質後，團隊預期隨著CHIME持續探測更多FRB，方法和結果將在未來進一步完善。Masui說："我們第一次把它做成功了，隨著數據質量的提升，會把它做得更加精確。"