宇宙“失踪物质”终现身 无线电波揭谜团

宇宙中的物质大致可分为两类：一是神秘莫测的“暗物质”，只能通过引力效应推测其存在；另一是我们熟悉的“普通物质”，包括气体、尘埃、行星、恒星，甚至饼干面团与独木舟。

据路透社报道，尽管普通物质约占宇宙总物质的15%，科学家长期以来却找不到其中一半的下落。

现在，科学家利用69次“快速电波爆”（Fast Radio Bursts, FRBs）的观测数据，终于发现这些失落的物质其实隐藏在星系之间的宇宙空间中。研究指出，这些物质以稀薄气体的形式分布在广袤星系际介质中，就像笼罩星系之间的一层雾。

哈佛大学天文学教授利亚姆‧康纳（Liam Connor）表示，“我们一直在问：这些重子物质去哪了？答案是，它们存在于离星系很远、如丝般稀薄的宇宙网中。”他是这项研究的第一作者，成果已发表于《自然天文学》（Nature Astronomy）期刊。

过去天文学界已通过观测宇宙微波背景辐射，计算出大爆炸后普通物质的总量，但始终找不到约一半的实际分布位置。本次研究不仅定位这批“失踪物质”，还指出其中约76%存在于星系间，15%分布在星系气体晕中，其余9%集中于星系内部，包括恒星与气体。

康纳解释，普通物质由质子与中子等重子构成，正是构成人类与天体的基本元素。但这些物质为何会离开星系、散落在遥远空间？研究认为，当大质量恒星爆炸成超新星、或黑洞“打嗝”时（即吞噬物质后释放能量），会将大量气体抛掷至星系之外。

“如果宇宙比较平静，这些重子可能会全部聚集在星系中、形成恒星，但现实不是这样。”康纳说。这些被抛出的气体往往呈现电浆状态，质子与电子分离，漂浮在宇宙深处。

研究所用的FRB是一种来自遥远宇宙的强烈无线电脉冲，其来源可能是拥有超强磁场的中子星。这些电波在穿越宇宙过程中会被路径上的物质分散，不同波长的偏移程度提供了测定物质分布的关键。

本次研究使用了来自69次FRB的信号，其中39次来自美国加州的奥文斯谷电波天文台（Owens Valley Radio Observatory）设置的“深度综合阵列”（Deep Synoptic Array），其余30次由其它天文台提供。部分FRB距离地球达91亿光年，是目前观测到的最远样本之一。

“现在所有普通物质都已归位，接下来我们将面对更深层的宇宙谜题——例如暗物质究竟是什么？又为何如此难以直接探测？”康纳说。