摘要:欧洲南方天文台的天文学家玛丽亚·柳本诺娃在给美国有线电视新闻网的电子邮件中说:“测量需要两种截然不同的望远镜的协同作用,才能得出一个明确的结论,宇宙中普通物质的分布很重要,因为它决定了星系、恒星和最终行星形成的框架。专家发现:太空神秘的快速无线电爆炸有助于发现宇宙中失踪的物质,这项研究于周三(5月27日)被发表在《自然》杂志上。

神秘的快速无线电爆炸被用来解开宇宙的另一个奇怪的方面:“失踪的物质”。这是如何做到的:快速无线电爆炸是一种强大的毫秒级无线电波爆炸射线,据相信,这是来自于遥远的星系,穿越宇宙到达地球。专家尚未发现快速无线电爆炸的原因,但已确定其起源于遥远星系中,因为这些射电风暴是不可预测的,但可以被发现,并可以通过灵敏的望远镜追踪到其起源,并进行精准定位。

但是,他们能够用其中的6个来探测所有在星系和恒星之间的星际空间中失踪的“正常”物质。正常物质,在这项研究中称为重子物质,是由组成人类和恒星物质的质子和中子组成的。但是,天文学家们只能解释宇宙中应该存在的物质的一半。需要说明的是,这并不是对暗物质的探测,暗物质占宇宙物质总量的85%,但天文学家还没有观测到或探测到它。暗物质是通过它如何与其他物质相互作用而为人所知的,对它的探索仍在继续。

专家发现:太空神秘的快速无线电爆炸有助于发现宇宙中失踪的物质,这项研究于周三(5月27日)被发表在《自然》杂志上。由于下落不明,这种失踪的物质预计仍然存在,但很难找到。研究人员指出,事实上,在过去30年里,天文学家一直在寻找它。对大爆炸的测量显示了在宇宙早期有多少物质存在,表明了它的存在。

该研究的主要作者,澳大利亚国际射电天文研究中心、科廷大学的让-皮埃尔·麦格尔特副教授在给美国有线电视新闻网的一封电子邮件中说:“研究结果与宇宙分类账完全吻合。几十年前,天文学家已经能够推断出早期宇宙中存在多少物质,但到目前为止,我们只能解释现在宇宙中大约一半的物质,这些失踪的物质到哪里去了?”

麦格尔特指出,这让天文学家们开始怀疑,他们对早期宇宙的理解是否存在缺陷,或者这些物质是否消失了,或者只是处于一种密度极低但温度很高的状态,几乎不可能被发现。麦格尔特认为:“事实证明,它隐藏在一个密度非常低的地方,以至于它不发光,不吸收光,也不反射光。”这种物质确实存在,但分布还不够多,无法被发现。由于这个原因,很难找到恒星之间的稀疏物质。

1、寻找失踪的物质

麦格尔特透露,早在2007年,当天文学家们宣布他们的发现时,他们就意识到:快速无线电爆炸有可能发现这些物质。麦格尔特说道:“快速无线电爆炸产生的辐射,会被失踪的物质扩散开来,就像你在棱镜中看到的太阳光的颜色一样。”

从本质上讲,当快速的无线电射线穿过失踪的物质时,它们的速度会变慢。专家指出,快速无线电爆炸被用作某种“宇宙重量站”来寻找失踪的物质。令人惊讶的是,即使它们穿过了相当多的物质到达地球,它们却充当了失踪物质的清晰信号。

麦格尔特表示:“其毫秒级的持续时间,使我们很容易测量色散的影响——它们的长波发射相对于短波发射的延迟过程——从而可以精确地测量它们在数十亿年的星际旅行中遇到了多少物质。”

但是这项研究的前期准备是非常困难的,他们需要能够识别出每个快速无线电爆炸发生的星系,然后,将望远镜对准那个方向来确定距离。天文学家在2017年确定了快速无线电爆炸的来源。但很难精确定位单次无线电风暴,因为它们不会再发生。

2、澳大利亚平方公里阵列探路者天文台(Australian Square Kilometre Array Pathfinder,ASKAP)来拯救吧

位于澳大利亚西部的澳大利亚平方公里阵列探路者天文台的出现,使天文学家能够从根本上冻结短射线数据,并利用它追踪到源头。澳大利亚联邦科学与工业研究组织的首席研究工程师凯斯·班尼斯特表示,当快速无线电爆炸射线到达望远镜时,澳大利亚平方公里阵列探路者天文台会在不到一秒的时间内进行现场接收,他设计了这个射线捕捉系统。

该研究报告的合著者、斯文伯恩理工大学副教授瑞安·香农在一份声明中表示:“澳大利亚平方公里阵列探路者天文台望远镜的视野都很广,大约是满月的60倍,而且可以以高分辨率成像。这意味着我们可以相对容易地捕捉到太空的神秘快速无线电爆炸射线,然后以令人难以置信的精度精确定位到它们的宿主星系。”麦格尔特认为,他们能够测量到足够快的快速无线电爆炸的距离,从而确定宇宙的密度。

欧洲南方天文台的天文学家塞琳·珀鲁没有参与这项研究,但珀鲁表示,有关专家已经开辟了一个新的领域,来研究失踪物质的性质。珀鲁还强调,欧洲南方天文台在智利的超大望远镜,提供了测量爆炸距离的关键作用,从而使实验成为可能。

欧洲南方天文台的天文学家玛丽亚·柳本诺娃在给美国有线电视新闻网的电子邮件中说:“测量需要两种截然不同的望远镜的协同作用,才能得出一个明确的结论,宇宙中普通物质的分布很重要,因为它决定了星系、恒星和最终行星形成的框架。”这一发现也使快速无线电爆炸射线的进一步发现成为可能。

麦格尔特表示:“我们发现了与哈勃-勒梅特定律类似的星系爆发理论,但仅限于快速无线电爆炸。在物理宇宙学里,哈勃–勒梅特定律指遥远星系的退行速度与它们和地球的距离成正比,也就是说,大爆炸宇宙论认为:宇宙处于不断的膨胀中,所有的星系都在远离我们而去,离我们越远的星系,它的退行速度越快,星系间的距离在不断地扩大,这支撑了所有星系在宇宙距离上的测量。”

接下来,研究人员希望使用更多的快速无线电爆炸射线来确定物质是如何分布的,因为他们能够测量它。麦格尔特问道:“它是否潜伏在星系的周围,像细细的棉花糖一样把它们连接起来?还是像一层薄薄的、无处不在的雾气一样,均匀地分布在广阔的星际空间里?我们之所以想知道这些,是因为这些星系间的物质,在宇宙生态系统中扮演着非常重要的角色,就像是‘大气层’,星系就在其中,这对了解星系是如何成长的至关重要。”

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