来自外太空的X射线帮助找到了宇宙中缺失物质的线索

尽管构成了我们日常生活中所常见和接触的所有东西，但普通（ordinary）或重子（baryonic）物质在宇宙中缺失相对罕见的。更奇怪的是，似乎有一大块东西“不见了”。在巡天 20 年之后，天文学家终于借助欧洲宇航局（ESA）的 XMM-牛顿天文台，找到了隐匿在星际间气体中“失踪物质”的线索。当你摊开宇宙这张大饼时，会发现“暗能量”（dark energy）占据了 70%，且它被认为是加速宇宙膨胀的推手。

天文学家发现了宇宙中“失踪物质”的线索，其潜伏在“宇宙网”细丝中的星际气体之间。

另外 25% 则是神秘不可见的“暗物质”（dark matter），科学家们似乎只能通过重力知晓。剩下的 5% 是普通物质，包括了我们人类、地球、太阳、以及其它所有恒星和行星。

最后一点、也是本文要表述的重点 —— 藏匿的那 5%，到底该怎么解释呢？

在空间中观察，基本上和回顾时间是一样的。对最遥远的物体进行观测，可以揭示数十亿年的‘物质预算’是如何变化的。

然而在历史上的某一时刻，天文学家失去了大量的信息。论文一作 Fabrizio Nicastro 表示：

缺失的重子（baryons），是现代天体物理学中最大的谜团之一。

我们知道物质一定会在某个地方，也在早期宇宙中看到了它。

但我们再也没能抓住它，所以它到底去哪了呢？

将我们在银河系和星系团周边看到的所有恒星、行星、扬尘和气体都算进来，也只有其中大约 18% 的普通（ordinary）物质被观察到。

再将我们在冷暖星系和星系团周围看到的气体算进来（它织成了一张‘宇宙网’），又把其中的 43% 给算进去了。

不过简单计算一下，还有大约 40% 隐匿在无形之中。

遥远类星体发出 X 射线信号的想像图，这有助于确定在我们和它之间的物质。

好消息是，新研究发现，他们已经找到了遗失已久的物质可能在哪里的信号。

借助欧洲宇航局 XMM-牛顿 X 射线太空天文台，研究团队在 2015~2017 年间的 18 天里，观察到了一个位于 40 多亿光年之外的类星体。

通过研究在漫长的旅途中，类星体的 X 射线信号是如何被遮挡的，天文学家可以确定它和我们之间的物质是什么。

果然，研究人员找到了他们想要的东西。Nicastro 称：

在梳理了这些数据之后，我们成功地在和遥远星体之间的热星系间气体中，于视线范围内两个不同的地方找到了氧气的特征。

这是因为有大量的物质 —— 包括氧气 —— 留在那里。正如预期的那样，我们最终可以缩小宇宙‘重子预算’的缺口。

宇宙物质预估图解（图自：ESA）

为了弄清楚这些读书是否在任何地方发生、或者可能只是一个孤立的事件，研究人员计划未来借助 ESA XMM-牛顿和 NASA 钱德拉 X 射线天文台，对其它类星体重复这项研究。

如果得到确认，将有助于提升我们对宇宙结构和演化的理解。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然》（ Nature ）期刊上。原标题为：

《Observations of the missing baryons in the warm–hot intergalactic medium》