科学家终于找到宇宙中一半失踪的物质藏在哪里了

吴晓彬

我们认为宇宙是由一般物质(或重子)、暗物质和暗能量制成的。 我们不知道暗物质或暗能量是什么，而宇宙中的一般物质似乎不见了50%。 长期以来，人们一直怀疑所有这些质子、中子和电子都是居住在星际空间中，而这两个新研究(在这里和这里的Arxiv可以看)告诉我们，可能真的是这样。

最新的研究表示，不见的物质被组织成从星系到星系之间的细丝。 这些细丝中的气体很热，但是它的密度非常低，没有望远镜可以直接观测到。
幸运的是，这种热气体可以在宇宙微波背景辐射(CMB)中留下它的记号，这是宇宙在大爆炸之后释放的第一道光。 宇宙微波背景辐射的低能量光子在气体细丝中与高能量电子相撞，偷走了一些能量。 这被称为苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应(Sunyaev-Zel’dovich effect)，稍微改变了宇宙微波背景辐射的样貌。

但即使是由欧洲太空总署的普朗克望远镜(Planck telescope)进行的宇宙微波背景辐射的最佳观察，还不足以观察到单根细丝的影响。 所以这两个研究团队必须想出好的方法。 他们选择了成对的星系，确定连接的细丝将出现在宇宙微波背景辐射地图中的哪里，然后把信号堆叠起来。 在法国奥赛太空天体物理研究所(Institute of Space Astrophysics )Hideki Tanimura领导的研究中，该团队观察了26万对星系，而另一个来自爱丁堡大学的Anna de Graaff则观察了超过一百万对星系。
两个团队都发现，星系之间的距离比预期的要密集。 Tanimura的团队发现，气体在星系之间比正常物质的平均密度高三倍。 de Graaff的团队发现是高六倍。

Tanimura告诉New Scientist“我们期望有一些差异，因为我们正在看不同距离的细丝，如果这个因素被包括在内，我们的研究结果与另一个团队非常一致。”
“失踪的重子问题解决了。”
这个发现将有助于我们改进模拟并更好地调整未来的观察。 对于现在，我们可以很高兴，至少一般物质都被找到了。

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