科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),宇宙是由重子物質(zhì)(baryonicmatter)、暗物質(zhì)(darkmatter)及暗能量(darkenergy)組成的。但幾十年來(lái),令科學(xué)家們感到困惑的是,他們始終不能像理論預(yù)測(cè)的那樣找到宇宙中的所有物質(zhì)。
雖然宇宙的大部分質(zhì)量被認(rèn)為是神秘的暗物質(zhì)和暗能量,但依然有5%的物質(zhì)是由你我、恒星、行星以及小行星組成的“正常物質(zhì)”,也被稱(chēng)為重子物質(zhì)。然而,能夠直接測(cè)量到的重子物質(zhì)只占預(yù)期的一半左右,那么失蹤的另一半重子物質(zhì)藏到了哪里?
澳大利亞悉尼大學(xué)物理學(xué)院博士生王元明(音譯)找到了一種巧妙的方法,可以用來(lái)幫助追蹤那些失蹤的物質(zhì)。她應(yīng)用自己發(fā)明的技術(shù),在距地球約10光年的銀河系中精確定位了迄今未被探測(cè)到的一股冷氣體團(tuán)。該云團(tuán)長(zhǎng)約1萬(wàn)億千米,寬約100億千米,但質(zhì)量?jī)H與月球相當(dāng)。
這項(xiàng)研究為科學(xué)家尋找銀河系失蹤物質(zhì)提供了啟發(fā)。王元明說(shuō):“我們懷疑,許多‘失蹤’的重子物質(zhì)要么在星系內(nèi),要么在星系間以冷氣體云的形式存在。這種氣體用傳統(tǒng)方法無(wú)法被探測(cè)到,因?yàn)樗旧聿⒉话l(fā)出可見(jiàn)光,而且溫度太低,無(wú)法通過(guò)射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到。”
天文學(xué)家所做的就是在遙遠(yuǎn)的銀河中尋找射電源,看看它們是如何“閃爍”的。王元明說(shuō):“我們?cè)谔炜罩械囊粭l巨線(xiàn)上發(fā)現(xiàn)了5個(gè)閃爍的射電源。分析表明,它們的光肯定穿過(guò)了同一團(tuán)冷氣體。”
正如可見(jiàn)光穿過(guò)我們的大氣層時(shí)會(huì)使恒星閃爍一樣,無(wú)線(xiàn)電波通過(guò)物質(zhì)時(shí)也會(huì)影響它們的亮度。王元明等人發(fā)現(xiàn)的正是這種“閃爍”。
《曼利天體物理學(xué)雜志》《ManlyAstrophysics》合著者阿爾特姆·圖茨索夫(ArtemTuntsov)說(shuō):“我們不太確定這個(gè)奇怪的云團(tuán)是什么,但有一種可能是,它可能是個(gè)氫氣‘雪云’,被附近的恒星打散,形成了一團(tuán)又長(zhǎng)又細(xì)的氣體。”
氫氣會(huì)在零下260度左右凍結(jié),王元明等人猜測(cè)認(rèn)為,宇宙中丟失的許多重子物質(zhì)可能被困在這些氫氣“雪云”中,它們幾乎不可能被直接探測(cè)到。王元明說(shuō):“然而,我們現(xiàn)在已經(jīng)找到方法,可以利用背景星系作為參照物來(lái)識(shí)別這種‘看不見(jiàn)的’冷氣團(tuán)。”
王元明的導(dǎo)師塔拉·墨菲教授(TaraMurphy)說(shuō):“對(duì)于年輕的天文學(xué)家來(lái)說(shuō),這是個(gè)值得稱(chēng)贊的發(fā)現(xiàn),我們希望王元明開(kāi)創(chuàng)的方法能讓我們探測(cè)到更多失蹤的物質(zhì)。”
尋找氣云的數(shù)據(jù)是由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)位于澳大利亞西部的ASKAP射電望遠(yuǎn)鏡獲取的。CSIRO首席研究工程師基思·班尼斯特(KeithBannister)說(shuō):“正是ASKAP的廣闊視野在一次觀測(cè)中看到了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的星系,這使我們能夠測(cè)量氣云的形狀。”
墨菲教授說(shuō):“這是首次在同一個(gè)冷氣云背后探測(cè)到多個(gè)‘閃爍體’。在接下來(lái)的幾年里,我們應(yīng)該能夠用ASKAP利用類(lèi)似的方法來(lái)探測(cè)銀河系中大量存在的氣體結(jié)構(gòu)。”
王元明的發(fā)現(xiàn)為天文學(xué)家尋找宇宙中失蹤的重子物質(zhì)增添了新的工具。此前,澳大利亞科廷大學(xué)已故副教授讓-皮埃爾·麥夸特(Jean-PierreMacquart)去年曾公布一種方法,他也使用CSIRO的ASKAP望遠(yuǎn)鏡,利用快速射電暴作為“宇宙稱(chēng)重站”,來(lái)估計(jì)星際介質(zhì)中的一部分物質(zhì)重量。