美天文學家發現宇宙中“失踪”的正常物質
天文學家一直在尋找宇宙中“失踪”的正常物質,它佔宇宙總質量的三分之一。宇宙把這些物質藏在何處?美國航天局錢德拉X射線天文台的觀測數據提供了新的線索。日前發表在美國《天體物理學雜誌》上的研究顯示,天文學家找到宇宙中存在一種熱星系際物質的明顯證據。
研究顯示,宇宙大爆炸後數分鐘到約10億年間,多數正常物質成為宇宙塵埃、氣體以及恆星和行星等天體,但天文學家將所有這些物質量加起來,發現約三分之一的物質“失踪”了。另外,宇宙中除正常物質外,可能還存在著暗物質和暗能量。
天文學家一度推測,這些失踪的正常物質聚集成為一種被稱為“溫星系際物質”(溫度低於10萬開爾文)和“熱星系際物質”(溫度高於10萬開爾文)的氣態物質。但過去人們只觀測到過溫星系際物質,沒有觀測到熱星系際物質。
天文學家首先嘗試在一個遙遠的類星體周圍尋找溫星系際物質。他們認為,如果熱星系際物質與溫星系際物質有關,該類星體的一些X射線會被高溫氣體吸收,那麼錢德拉X射線天文台應該能在類星體的X射線中識別到熱星系際物質。類星體是劇烈活動的星系核,在極其遙遠的距離上也很明亮,是研究大範圍宇宙的“燈塔”。
論文作者之一、哈佛-史密森天體物理學中心研究人員阿克斯·博格丹說,這就好像在非洲大原野上找動物,我們知道它們要喝水,因此先找水灘是一種合理的辦法。
通過對類星體的光譜分析,天文學家發現了氧氣的跡象,溫度在100萬開爾文以上,這可能是失踪的熱星系際物質。通過推算,研究人員認為如果將所有元素考慮在內,就可以滿足全部“失踪”的正常物質的量。
該團隊還計劃對其他類星體進行觀測,他們說,如結果得到確認,將解決天體物理學的一個重要問題。