无处可逃，失踪重子物质的谜团终于被解开，一切归功于星系际脉冲

科学家们花了三十年的时间试图找到应该在宇宙中存在的所有 “正常” 物质的一半。一篇新论文声称终于找到了这种缺失的东西，这一发现是通过测量传入的快速无线电突发而实现的

这是传入的快速无线电波长的图像。有一些落后的是在星系际空间遇到自由电子的结果，也就是失踪重子物质的证据。图源：ASKAP

“大爆炸宇宙论”是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。图源：Collective-evolution

过去三十年间，科学家们力致于找到本应该存在于宇宙中“普通物质”的将近一半。一篇新的文献声称已经找到了失踪的这部分，而这一发现是在测量传入的快速无线电时实现的。

“从宇宙大爆炸中得出的测量中，我们知悉宇宙之初有多少物质的存在。”让·皮埃尔·麦格尔特，一位澳大利亚科廷科技大学和在一篇发布于《自然》上的新闻稿的第一作者的天体物理学家说到，“但是当我们观察现有宇宙的时候，我们找不到应该存在于那儿的一半了。这对于我们来说有点尴尬。”

麦格尔特指的失踪物质，其实就是重子物质，一种我们可以看到并接触的物质，与暗物质相反，但这又是另外一个东西了。重子物质，由中子和质子组成，成为我们周围可以探测到的一切，比如像星球，人类，北极熊直到云层和苹果手机。理论预测认为重子物质组成宇宙内4%-5%的事物，但是在一本宇宙比例异常的记录中，科学家只能对大约一半的事物作出解释。

图为星系际空间。

这篇新的文章声称已经解决了这个谜题，在星系际空间深处找到了微量密度的失踪物质。“星系际空间是十分稀少的，”麦格尔特说到。“失踪的物质的大小就相当于在一件正常大小的办公室里有一或两个离子。所以用传统的望远镜和方法是很难探测到这种物质的。”

在星系际介质中发现漂浮的失踪的物质并不是一个令人震惊的结果，但是科学家们在此之前从未能探测到或者测量过它。天体物理学家现在可以松口气了，就像作者描述的“重子的人口普查”，是与理论模型一致的。

一段快速无线电从它的宿主星系发射到地球的图像。图源：ICRAR

此次发现的重点是一个奇怪的天空现象，也就是快速无线电。它首次被发现于2007年，快速无线电非常强大但是能量的短暂闪光是从很远的星系来的。科学家们还不确定快速无线电是由什么引起的，因为这些脉冲似乎是随机出现的并且只持续大约几毫秒，所以也不能预测它们什么时候会发生。

我们或许不能完全理解快速无线电，但是它们大概率是真实存在的。重要之处在于，并且在一个使此发现成真的发展中，科学家们能够十分精准地定位快速无线电的星系原点，确定这些脉冲从自身原点传输到地球的距离。澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）研发的澳大利亚平方公里阵列射电望远镜（ASKAP），一种位于佩斯（澳大利亚城市）800千米（500英里）以北的无线电望远镜，是使这一切成真的工具。

快速无线电探测缺失物质的图像展示。图源：ICRAR

有了这个功能之后，麦格尔特和他的同事分析了几段快速无线电以确定这些脉冲在去地球的途中受到了多少次回冲。星系际空间中重子物质的分散可能十分稀少，但是当你以数百万光年移动的时候，你一定会遇到离散的自由电离子---重子物质存在的确凿证据。

就像在国际射电天文学研究中心的一篇文章中提到，“当在完全空的空间中运动时，所有快速无线电的波长都会以同样的速度移动，但是当于失踪物质中运动的时候，一些波长的运动速度会变慢。”这种方法“决定了沿着每一条射线的电子束的密度并且导致了每个电离重子的存在，”研究中的作者提到。

测量的密度与之前预估的宇宙中存在多少物质十分接近。惊人的是，估计整个宇宙中含有多少重子物质只需要六条快速无限电。这对所有人来说都是难以置信的。

就像阳光的颜色在棱镜中被切割开一样，快速无限电释放的放射物质也能够被失踪物质分散开，”麦格尔特说道。“我们现在已经能够测量到足够到快速无限电的距离以决定宇宙的密度。”

一篇2018年的相似论文中，研究员们研究了早期宇宙中的原始光源，并且声称这能够解释缺失物质的产生。与上文提到的新研究一样，这篇论文也指出了星系际介质是普通物质的藏身之地。

欧洲南方天文台（ESO）是天文学最重要的政府间组织在欧洲和世界最多产地面天文台，由16个国家组成。上图为本天文台的超大望远镜。图源；unawe

来自欧洲南方天文台的天文学家玛丽亚·柳贝诺娃在一次与美国有线电视新闻网络的采访中提到，在另一个天文台，一个位于智利的超大望远镜，是这一发现的关键。

“本次测量需要两种截然不同望远镜的协同以得出一个准确的结论，”柳贝诺娃告诉CNN，尽管她本人并没有参与这项新研究。“普通物质在宇宙物质中的分布决定了星系，恒星以及最后星球形成的框架。”

与往常一样，有一个独立的团队重复这些结果总是好的，但是我们一定在更加靠近真相的路上越走越远。重子物质，纵然你能躲藏到宇宙各处，但是一定逃不出各种先进望远镜的法眼。