消失的物質去了哪兒？_風聞

原創：牧夫天文

編譯：艾宇熙

校譯：徐鵬暉

編排：葛明紅

原文鏈接：

http://chandra.harvard.edu/photo/2019/whim/

長期以來，天文學家們所觀測到的宇宙中重子物質的含量與理論計算值不符，這被稱為“重子缺失問題”（譯者注：注意不是暗物質問題）。宇宙大爆炸後的幾十億年裏，形成了氫、氦和其他元素，天文學家們發現，實際觀測到的這類物質質量小於理論預測中應有的質量。近期，NASA錢德拉X射線天文台獲得的數據為解決這一問題提供了一些線索。

科學家們曾提出假設説，這些消失的物質隱藏在由星系際空間中温暖氣體（温度低於100000開爾文）和高温氣體（温度高於100000開爾文）構成的巨大纖維狀結構裏。這些纖維狀結構被稱為“星系際温熱介質”，英文縮寫為WHIM。可見光波段的望遠鏡無法觀測到WHIM，但一些WHIM可以被紫外波段探測到。人們從“千禧模擬”項目中——一個用超級計算機進行宇宙演化模擬的項目——獲知了WHIM可能的存在圖景。

如果這些星系際纖維存在，它們就可以吸收一部分通過它們的X射線。下圖顯示了錢德拉X射線天文台從類星體（遙遠的、快速增長的超大質量黑洞）獲得X射線波段數據的途徑。最終，人們獲得了通過一定波段內觀測類星體H1821+643接收到的X射線頻譜。這個類星體距地球約34億光年。

圖注：錢德拉X射線天文台觀測光路圖

圖源：NASA/CXC/K. Williamson, Springel 等

研究團隊使用了新的技術來整合光譜中的各個部分，尋找WHIM存在的跡象。最終，研究者們在這個類星體和地球之間發現了17個可能的星系際纖維結構。

對於每個可能的星系際纖維結構，研究人員都對光譜進行了波長調整，來消除宇宙膨脹的效應。最終，當他們把所有單一纖維結構光譜疊加在一起的時候，發現全部WHIM對X射線的吸收值遠大於每一個單一光譜。

團隊並沒有在單一光譜中觀測到X射線的吸收。通過光譜疊加，他們用五天半的實際觀測數據整合出了相當於100天的等效觀測數據。數據顯示，氧的吸收線是由於温度高於一百萬開爾文的氣體造成的。通過氧的數據，研究者們可以推算出其他元素的相應數據；以觀測的局部宇宙為樣本，研究者們也計算了整個宇宙中“消失”的物質量。

這一研究於2019年2月13日發表在《天體物理學雜誌》上。

『天文時刻』 牧夫出品

微信號：astronomycn

位於毅力谷的機遇號

圖源: NASA, JPL-Caltech, Kenneth Kremer, Marco Di Lorenzo