據(jù)《科學》雜志消息，宇宙學家們現(xiàn)已大致了解在宇宙大爆炸后的20分鐘內，有多少數(shù)量的氫元素和氦元素被制造出來。這個數(shù)字是通過研究宇宙大爆炸的余輝——一種被稱為“宇宙微波背景輻射”（CMB）而得出，研究結果表明，我們的宇宙是由約70%的暗能量、23%的暗物質，以及只占4.6%的普通重子物質所組成。然而，觀測到的恒星、星系等總共才占了普通重子物質的10%，而這還不到宇宙中本來應該存在的重子物質數(shù)量的一半，約90%的重子物質似乎丟失了。 　　超級計算機的模擬計算結果顯示了星系和星系團是如何形成這種被稱為“宇宙網(wǎng)”的宇宙大尺度結構的過程 　　“你知道的，這就有點尷尬了”，普林斯頓大學的天文學家Renyue Cen說，盡管他并不是此次對于“丟失的重子物質”的最新解釋的研究人員之一?！安粌H我們知道的大部分物質是暗物質，知道的大部分能量是暗能量，即使是這5%左右的正常原子（也就是普通重子物質），其中的大部分也都觀測不到，像是丟失了?！?　　研究人員認為他們知道這些“丟失的”重子去了哪。按照描述早期宇宙如何演化的標準宇宙學模型，宇宙中充滿了大量暗物質帶，而星系就鑲嵌在其中被稱為“宇宙網(wǎng)”的結構中。科學家們猜測那些失蹤的原子位于分布在星系之間的高度電離的彌散氣體云中。這些氣體云被稱為“溫熱星系際物質”（WHIM），其溫度高達上百萬度，能發(fā)射出X-射線，但是由于WHIM十分稀薄，因而難以被觀測到。借助像哈勃太空望遠鏡這樣能在紫外線波段進行觀測的天文望遠鏡，天文學家已經能發(fā)現(xiàn)足夠多的WHIM，它們可以解釋約50%至70%的“丟失的”重子物質，但是仍然有相當數(shù)量的（20%以上）“丟失的”重子物質需要給出合理的解釋。 　　在此項新的研究工作中，一個來自愛丁堡大學的研究團組試圖通過宇宙微波背景輻射（CMB）自身來弄清“宇宙網(wǎng)”上的WHIM分布。隨著宇宙的膨脹，宇宙微波背景輻射的光子不斷地發(fā)生波長紅移，直到今天我們所看到的3K溫度（當前CMB輻射的譜特征相當于一個溫度為3K的黑體所發(fā)出的輻射的特征）。當這些CMB光子與“宇宙網(wǎng)”上分布的重子物質的電子相互作用時，光子就能通過與電子碰撞獲得能量，其波長也會稍稍變短（波長藍移），這種現(xiàn)象也就是所謂的“Sunyaev-Zel’dovich效應”或“SZ效應”。因此，通過尋找SZ效應，研究人員就能找到“宇宙網(wǎng)”上的“溫熱星系際物質”（WHIM）的分布。 　　SZ效應十分微弱，只能使CMB光子的波長縮短約千萬分之一。為了得到足夠強的可被探測到的信號，研究人員研究了斯隆數(shù)字巡天中發(fā)現(xiàn)的一百萬對星系，每個星系對的星系之間的間距大致相等，然后把這些星系對的圖像進行疊加處理。顯然，這樣就能從合并疊加的圖像中分辨出SZ效應了，并以此提供了一種估算與較冷的微波光子進行相互碰撞作用的熾熱重子物質的數(shù)量的途徑。相關的研究報告已發(fā)表在9月29日的arXiv預印本網(wǎng)站上。 　　這項研究工作的結果表明，“宇宙網(wǎng)”上的物質密度是宇宙的平均密度約6倍，這樣密集的物質密度足以解釋剩下那“缺失”的約30%的重子物質。另一項獨立的利用SZ效應對26萬個星系對的研究也得出了相似的結論，相應結果也發(fā)表在9月15日的arXiv預印本網(wǎng)站上。 　　一些專家也對此發(fā)現(xiàn)持不同意見?！霸撗芯康那疤嶙屛腋械綋摹保屏_拉多大學波爾得分校的天文學家Michael J. Shull說，“研究假設兩個星系間纖維狀結構上的氣體正好沿著視線方向分布的，然而這個假設很可能并不正確?！彼麖娬{，實際上更有可能是一種更為復雜的三維的物質分布情形。 　　很有可能需要通過新一代X-射線望遠鏡的觀測才能最終解決“丟失的重子問題”。普林斯頓大學的Cen認為，一旦新一代的X-射線望遠鏡得以投入觀測運行，利用SZ效應的技術也能提供一種獨立的可以證實X-射線望遠鏡的發(fā)現(xiàn)的方法。 　　本文由中國科學院國家天文臺研究員鄭永春進行科學性把關

天文學家宣稱已發(fā)現(xiàn)“宇宙中丟失的重子物質”去哪了

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