隐藏在黑暗虚空中的宇宙间76%物质首度现身。

利用神秘的快速射电暴，科学家探测到了存在于星系之间空间中的物质。Jack Madden / IllustrisTNG / Ralf Konietzka / Liam Connor / CfA

我们对这个宇宙的了解实在太有限了。宇宙的大部分质量是不可见的，而仅有的可见物质中，却又有大约一半失踪了。但最近天文学家利用神秘的宇宙高能脉冲，也就是所谓的“快速射电暴”，终于发现了这些失踪的物质。

这些失踪的物质并不是没有能力和光发生相互作用的暗物质，而是普通物质（由重子构成，因此又称重子物质）——它们只是因为太暗，或太稀薄，所以无法看到。

失踪的普通物质可能并不如暗物质那样让人着迷，因为至少我们知道它们是什么——但是对宇宙学家而言，它们在观测中的缺席仍令人沮丧。它们扩散在浩瀚的太空中，组成了极为稀薄的晕和云气，包围着星系或在星系之间的虚空中飘荡。

哈佛-史密森天体物理研究中心的科学家在快速射电暴产生的短促而强烈的背景光照射下，通过测量光子受阻的方式，计算虚空中存在多少黑雾，最终瞥见了它们神秘的暗影。

快速射电暴本身也是一种神秘的现象。它们是一种通常只出现几毫秒的点状射电波源。它们一次释放出的能量，相当于太阳30年释放能量的总和。

快速射电暴中有很多行踪不定，难以捉摸。但有时，它们却可以被用来给星系之间的物质“称重”。

并非所有快速射电暴都能完成这个任务，因为只有当它的发生源与地球之间的距离已知才行。到目前为止，在数千个已知的快速射电暴中，只有大约100个能够被精确定位。

快速射电暴产生的光子在穿越空间物质时，会像彩虹一样被分解。而通过测量不同波长光子的分解角度，可以测算出这些光子穿越的星云或结构中存在着多少物质。

研究人员称，这就像我们用快速射电暴当背景光，看到了重子的阴影。尽管只是阴影，也足以让科学家确认它们在那里，以及有多少的它们在那里。

研究人员的测定结果表明，星系之间看似空无一物的空间中，隐藏着宇宙中大约76%的普通物质——也就是所谓的星系际介质；而宇宙中有大约15%的普通物质，是以包裹着星系的巨大弥散晕形态存在；剩下只有9%的普通物质集中在星系内，以恒星和低温星系气体等形式存在。

该测算结果与宇宙及宇宙演化高级模拟的预测结果一致，提供了首个与之相关的观测证据。

相关研究成果发表在6月16日的《自然：天文学》上。

参考

A gas rich cosmic web revealed by partitioning the missing baryons

https://arxiv.org/html/2409.16952v1