宇宙中失蹤的重子物質就漂浮在恆星之間

這些缺失的重子並不是暗物質。

上圖是一張描繪了一個類星體以及一個超大質量超亮度黑洞的插畫。（圖片來源：NASA/ESA）

宇宙中所丟失的物質已經被科學家們發現了，它就漂浮在恆星之間。

研究宇宙古代史的研究人員都知道，宇宙在大爆炸中產生了許多構成重子的物質，其包含了質子和中子的一類亞原子粒子。而研究現代宇宙的研究人員知道人類用望遠鏡能看到多少常規的構成重子的物質。

但直到最近，這些數字依舊是不一致的：宇宙中三分之一的重子物質不見了。現在，藉助對一個黑洞的巧妙觀測，一支國際研究團隊表示，他們發現這些缺失的中子和質子。

研究人員在發表於《自然》雜誌上的一項研究中寫道，失蹤的重子一直躲在稀薄熾熱的氧氣雲中隱藏在恆星之間。氣體是高度電離的，這意味著它的大部分電子都丟失了，因此同時它還帶有很強的正電荷。

「我們找到了那些失蹤的重子，」科羅拉多大學博爾德分校的天文學家、論文合著者Michael Shull在一份聲明中說。

研究人員寫道，氧氣的信號過於強烈，且與類星體光中的隨機波動相一致。天文學家還排除了一個微弱的星系所造成氧氣陰影的可能性。

從2011年開始，研究人員就懷疑這些失蹤的重子可能藏在這種被稱為暖熱星系際介質（WHIM）中，，但這種想法很難被直接觀察到。為了發現藏在那裡的氣體，他們不得不想出一個巧妙的辦法。

在遠離地球的地方，黑洞吸收了大量物質。那些物質會發光，而地球上的望遠鏡能發現它。研究人員稱這些黑洞為類星體——它們是宇宙中最亮的物體。這意味著類星體發出的光具有「高信噪比」，研究人員在論文中寫道，這就意味著在這種情況下，很容易觀察到是否有什麼東西遮蔽了它。

將望遠鏡對準一個類星體，不僅可以告訴天文學家關於物體本身的信息，還能揭示出在類星體和望遠鏡之間所漂浮著的是什麼東西。在這種情況下，研究人員們發現，那是暖熱星系際介質。

研究人員通過仔細觀察WHIM進入兩架望遠鏡的鏡頭時模糊類星體並改變其亮度的方式，進一步了解WHIM是由什麼構成的。最終得到的答案是，WHIM是加熱到將近180萬華氏度的氧氣（近100萬攝氏度）。由於暗物質對其它恆星的引力影響，研究人員相信暗物質是存在的。而這種物質則被認為是以比簡單重子更奇異的粒子形式存在。

在一份聲明中，研究人員說他們能夠根據觀察到的WHIM推斷出宇宙中其它地方有多少以氧的形式漂浮的重子物質。為了證實和完善他們的觀測結果，他們計劃將望遠鏡對準其它類星體，觀察其中隱藏著的WHIM。

作者：李彤馨/編譯

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