終于，困擾科學家多年的宇宙失蹤物質(zhì)的謎團被解開，這一切歸都功于星系際脈沖！

科學家們花了三十年的時間試圖找到應該在宇宙中存在的所有 “正常” 物質(zhì)的一半。一篇新論文聲稱終于找到了這種缺失的東西，這一發(fā)現(xiàn)是通過測量傳入的快速無線電突發(fā)而實現(xiàn)的

這是傳入的快速無線電波長的圖像。有一些落后的是在星系際空間遇到自由電子的結(jié)果，也就是失蹤重子物質(zhì)的證據(jù)。圖源：ASKAP

“大爆炸宇宙論”是現(xiàn)代宇宙學中最有影響的一種學說。它的主要觀點是認為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個時期里，宇宙體系在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化，如同一次規(guī)模巨大的爆炸。圖源：Collective-evolution

過去三十年間，科學家們力致于找到本應該存在于宇宙中“普通物質(zhì)”的將近一半。一篇新的文獻聲稱已經(jīng)找到了失蹤的這部分，而這一發(fā)現(xiàn)是在測量傳入的快速無線電時實現(xiàn)的。

“從宇宙大爆炸中得出的測量中，我們知悉宇宙之初有多少物質(zhì)的存在?！弊尅てぐ枴湼駹柼?，一位澳大利亞科廷科技大學和在一篇發(fā)布于《自然》上的新聞稿的第一作者的天體物理學家說到，“但是當我們觀察現(xiàn)有宇宙的時候，我們找不到應該存在于那兒的一半了。這對于我們來說有點尷尬?！?/p>

麥格爾特指的失蹤物質(zhì)，其實就是重子物質(zhì)，一種我們可以看到并接觸的物質(zhì)，與暗物質(zhì)相反，但這又是另外一個東西了。重子物質(zhì)，由中子和質(zhì)子組成，成為我們周圍可以探測到的一切，比如像星球，人類，北極熊直到云層和蘋果手機。理論預測認為重子物質(zhì)組成宇宙內(nèi)4%-5%的事物，但是在一本宇宙比例異常的記錄中，科學家只能對大約一半的事物作出解釋。

圖為星系際空間。圖源：thehungryjpeg

這篇新的文章聲稱已經(jīng)解決了這個謎題，在星系際空間深處找到了微量密度的失蹤物質(zhì)?！靶窍惦H空間是十分稀少的，”麥格爾特說到。“失蹤的物質(zhì)的大小就相當于在一件正常大小的辦公室里有一或兩個離子。所以用傳統(tǒng)的望遠鏡和方法是很難探測到這種物質(zhì)的?！?/p>

在星系際介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)漂浮的失蹤的物質(zhì)并不是一個令人震驚的結(jié)果，但是科學家們在此之前從未能探測到或者測量過它。天體物理學家現(xiàn)在可以松口氣了，就像作者描述的“重子的人口普查”，是與理論模型一致的。

一段快速無線電從它的宿主星系發(fā)射到地球的圖像。圖源：ICRAR

此次發(fā)現(xiàn)的重點是一個奇怪的天空現(xiàn)象，也就是快速無線電。它首次被發(fā)現(xiàn)于2007年，快速無線電非常強大但是能量的短暫閃光是從很遠的星系來的?？茖W家們還不確定快速無線電是由什么引起的，因為這些脈沖似乎是隨機出現(xiàn)的并且只持續(xù)大約幾毫秒，所以也不能預測它們什么時候會發(fā)生。

我們或許不能完全理解快速無線電，但是它們大概率是真實存在的。重要之處在于，并且在一個使此發(fā)現(xiàn)成真的發(fā)展中，科學家們能夠十分精準地定位快速無線電的星系原點，確定這些脈沖從自身原點傳輸?shù)降厍虻木嚯x。澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）研發(fā)的澳大利亞平方公里陣列射電望遠鏡（ASKAP），一種位于佩斯（澳大利亞城市）800千米（500英里）以北的無線電望遠鏡，是使這一切成真的工具。

快速無線電探測缺失物質(zhì)的圖像展示。圖源：ICRAR

有了這個功能之后，麥格爾特和他的同事分析了幾段快速無線電以確定這些脈沖在去地球的途中受到了多少次回沖。星系際空間中重子物質(zhì)的分散可能十分稀少，但是當你以數(shù)百萬光年移動的時候，你一定會遇到離散的自由電離子---重子物質(zhì)存在的確鑿證據(jù)。

就像在國際射電天文學研究中心的一篇文章中提到，“當在完全空的空間中運動時，所有快速無線電的波長都會以同樣的速度移動，但是當于失蹤物質(zhì)中運動的時候，一些波長的運動速度會變慢?！边@種方法“決定了沿著每一條射線的電子束的密度并且導致了每個電離重子的存在，”研究中的作者提到。

測量的密度與之前預估的宇宙中存在多少物質(zhì)十分接近。驚人的是，估計整個宇宙中含有多少重子物質(zhì)只需要六條快速無限電。這對所有人來說都是難以置信的。

就像陽光的顏色在棱鏡中被切割開一樣，快速無限電釋放的放射物質(zhì)也能夠被失蹤物質(zhì)分散開，”麥格爾特說道?！拔覀儸F(xiàn)在已經(jīng)能夠測量到足夠到快速無限電的距離以決定宇宙的密度?！?/p>

一篇2018年的相似論文中，研究員們研究了早期宇宙中的原始光源，并且聲稱這能夠解釋缺失物質(zhì)的產(chǎn)生。與上文提到的新研究一樣，這篇論文也指出了星系際介質(zhì)是普通物質(zhì)的藏身之地。

歐洲南方天文臺（ESO）是天文學最重要的政府間組織在歐洲和世界最多產(chǎn)地面天文臺，由16個國家組成。上圖為本天文臺的超大望遠鏡。圖源；unawe

來自歐洲南方天文臺的天文學家瑪麗亞·柳貝諾娃在一次與美國有線電視新聞網(wǎng)絡的采訪中提到，在另一個天文臺，一個位于智利的超大望遠鏡，是這一發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵。

“本次測量需要兩種截然不同望遠鏡的協(xié)同以得出一個準確的結(jié)論，”柳貝諾娃告訴CNN，盡管她本人并沒有參與這項新研究。“普通物質(zhì)在宇宙物質(zhì)中的分布決定了星系，恒星以及最后星球形成的框架?！?/p>

與往常一樣，有一個獨立的團隊重復這些結(jié)果總是好的，但是我們一定在更加靠近真相的路上越走越遠。重子物質(zhì)，縱然你能躲藏到宇宙各處，但是一定逃不出各種先進望遠鏡的法眼。

BY: George Dvorsky

FY: Priscilla

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