消失的物质去了哪儿？_风闻

原创：牧夫天文

编译：艾宇熙

校译：徐鹏晖

编排：葛明红

原文链接：

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

长期以来，天文学家们所观测到的宇宙中重子物质的含量与理论计算值不符，这被称为“重子缺失问题”（译者注：注意不是暗物质问题）。宇宙大爆炸后的几十亿年里，形成了氢、氦和其他元素，天文学家们发现，实际观测到的这类物质质量小于理论预测中应有的质量。近期，NASA钱德拉X射线天文台获得的数据为解决这一问题提供了一些线索。

科学家们曾提出假设说，这些消失的物质隐藏在由星系际空间中温暖气体（温度低于100000开尔文）和高温气体（温度高于100000开尔文）构成的巨大纤维状结构里。这些纤维状结构被称为“星系际温热介质”，英文缩写为WHIM。可见光波段的望远镜无法观测到WHIM，但一些WHIM可以被紫外波段探测到。人们从“千禧模拟”项目中——一个用超级计算机进行宇宙演化模拟的项目——获知了WHIM可能的存在图景。

如果这些星系际纤维存在，它们就可以吸收一部分通过它们的X射线。下图显示了钱德拉X射线天文台从类星体（遥远的、快速增长的超大质量黑洞）获得X射线波段数据的途径。最终，人们获得了通过一定波段内观测类星体H1821+643接收到的X射线频谱。这个类星体距地球约34亿光年。

图注：钱德拉X射线天文台观测光路图

图源：NASA/CXC/K. Williamson, Springel 等

研究团队使用了新的技术来整合光谱中的各个部分，寻找WHIM存在的迹象。最终，研究者们在这个类星体和地球之间发现了17个可能的星系际纤维结构。

对于每个可能的星系际纤维结构，研究人员都对光谱进行了波长调整，来消除宇宙膨胀的效应。最终，当他们把所有单一纤维结构光谱叠加在一起的时候，发现全部WHIM对X射线的吸收值远大于每一个单一光谱。

团队并没有在单一光谱中观测到X射线的吸收。通过光谱叠加，他们用五天半的实际观测数据整合出了相当于100天的等效观测数据。数据显示，氧的吸收线是由于温度高于一百万开尔文的气体造成的。通过氧的数据，研究者们可以推算出其他元素的相应数据；以观测的局部宇宙为样本，研究者们也计算了整个宇宙中“消失”的物质量。

这一研究于2019年2月13日发表在《天体物理学杂志》上。

『天文时刻』 牧夫出品

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