天文学家解决了宇宙失踪物质之谜
76%的普通物质竟藏在星系间的炽热气体中，FRB首次揭示宇宙分布真相。
几十年前，天文学家估算，构成我们日常所见一切的“普通物质”只占宇宙总量的5%。可问题是，这5%里，大部分去哪了？没人能说得清。它们不是暗物质，也不是暗能量，但却像隐形了一样，无影无踪。
如今，来自哈佛-史密森天体物理中心和加州理工学院的科学家，终于找到了这些“失踪物质”的藏身之处。答案并不在星星、星系或星际尘埃中，而是存在于星系之间那片被忽略的广阔区域——炽热而稀薄的星系际气体。通过一种被称为“快速射电暴”(Fast Radio Bursts，简称FRBs)的神秘无线电信号，研究团队追踪到这些普通物质的分布轨迹，揭开了宇宙结构的关键一环。
哈佛天体物理中心的Liam Connor在一份声明中说：“这个‘失踪重子问题’几十年来并不是在怀疑这些物质是否存在，而是一直困惑：它们究竟在哪儿？”如今借助FRBs的帮助，科学家终于能确定，约四分之三的普通物质其实漂浮在星系间，构成一张庞大的宇宙网。
这项研究刚刚发表在《自然天文学》杂志上。
严格来说，重子物质是由质子和中子构成的所有物质。但在天文学里，人们通常用“重子物质”泛指一切由原子构成的东西，也就是除暗物质和暗能量以外的所有“可见”宇宙。研究团队指出，其实只有一小部分重子存在于恒星或星系内部的星际介质中。而星际介质，指的是恒星系统之间那片稀薄的空间。
过去的研究曾推测，大部分剩余的重子应该是以气体的形式分布在星系之间。但由于这类离子化气体非常稀薄，几乎无法直接观测，因此科学界始终无法确认它们到底有多少，又到底在哪儿。
而这次，研究团队找到了突破口。他们转向快速射电暴这种极其短暂却异常明亮的无线电信号。这些信号源自极遥远的星系，在穿越宇宙的过程中，如果遇到星系间的气体，会略微减慢。这种微妙的减速恰恰成了测量星系际气体存在的关键。
研究团队分析了60个来自不同距离的FRB，从距离地球仅1174万光年的信号，到距离达91亿光年的遥远爆发。后者，就是目前科学界已知最远的快速射电暴，编号为FRB 20230521B。
这些FRB像是自然宇宙中的“探测器”，在它们传播的路线上，任何阻挡或干扰都会留下痕迹。研究人员正是通过对这些痕迹的细致分析，确认了普通物质的分布：大约76%存在于星系际介质中，15%集中在包围星系的气体晕里，还有一小部分则留在恒星或星系内部的冷气体中。
过去的宇宙模拟曾预测过类似的比例分布，但这项研究首次提供了直接证据，揭示出宇宙物质如何在浩瀚空间中流动与聚散。
Connor解释说：“重子会在引力作用下被吸入星系，但超大质量黑洞和恒星爆炸又会将它们喷射回宇宙中。这种机制就像是宇宙的温控系统，过热时就把气体排出去冷却。”他说，新的数据表明这种“反馈机制”效率极高，能将大量气体从星系中排出，输送回星系际介质。
来自加州理工的合著者Vikram Ravi补充道：“正是因为有了FRBs这种神秘的电波闪光，我们才能看清原本‘隐形’的宇宙结构。这些短暂的爆发像是宇宙自己在做光谱测试，让我们描绘出星系之间那些肉眼看不见的物质。”
而未来，随着望远镜技术飞跃，我们或许能探测到成千上万个快速射电暴。这些宇宙的“闪电”，还将揭示更多关于星系起源、物质运动，乃至整个宇宙演化的奥秘。谁知道，下一个被解开的谜题会是什么？
