网易首页 > 网易科技 > 科学探索 > 正文

宇宙失踪质量的一半被找到:不是暗物质

0
分享至

网易科技讯10月10日消息,据《新科学家》杂志报道,科学家终于发现星系与星系之间起到连接作用的物质。这次发现意义重大,因为这是我们第一次发现了占宇宙中大约一半的正常物质,而之前对恒星、星系和太空中其他明亮物体的观测存在的疑虑得到了解释。

计算机模拟呈现出一大块“宇宙网”,从这张图中我们可以看到纠缠的丝状物将宇宙的星系连接在一起,而这种纠缠状物就是由重子组成的。

重子是由三夸克组成的亚原子粒子。在现代粒子物理学的标准模型理论中,重子这一名词是指由三个夸克(或者三个反夸克组成反重子)组成的复合粒子。在这理论中它是强子的一类。值得注意的是,因为重子属于复合粒子,所以不是基本粒子。最常见的重子有组成日常物质原子核的质子和中子,与反质子、反中子合称为核子。此前天文学家发现了许多缕高温、呈散射状的“气体”,正是这些“气体”将宇宙的星系连接在一起,但是他们并不知道这些“气体”中有什么物质,而现在的发现解决了天文学家的疑惑。

因为这些呈丝状的“气体”温度虽高还不够高,因此不会释放出太多的能量,所以用X射线望远镜很难观测到这些物质。但是研究人员通过一种被称为“运动学SZ(sunyaev-zel'dovich)效应”的现象证实了这些物质的存在,这种效应描述了从大爆炸中遗留下来的光穿过热气体时状态。

你或许听说过暗物质的搜寻,所谓暗物质,是一种被认为在宇宙中弥漫的神秘物质,而我们可以通过引力来间接观测到这种神秘物质产生的影响。做个形象的解释,比如说根据目前所观察到的,某处有1个单位的普通物质,但是我们这次计算机模拟的宇宙模型却观测到了2个单位的普通物质,因此这多出的一倍“消失的物质”就是研究发现的关键。

两个独立的研究小组发现的“消失的物质”——由称为重子的粒子构成的,并不是暗物质。连接星系的丝状物弥散气体就是由重子组成的。法国空间天体物理学研究所Hideki Tanimura的团队堆叠了260000个双星系数据,英国爱丁堡大学的Anna de Graaff的研究小组使用超过一百万双星系数据。两队发现了确凿的证据证明星系之间的气体细丝。Tanimura的团队发现气体细丝几乎是预测的正常宇宙物质的三倍密度,Graaff的团队发现是六倍正常宇宙物质密度——证实了这些区域的气体足够浓密形成细丝。

“显然我们两个团队的观测结果存在差异,这一点我们在观测前就预想到了,因为我们观测的距离不同,所以造成了结果上的不同,”Tanimura说。“如果克服这个因素,我们的观测结果会和另一小组非常一致。”

两个团队都从斯隆数字巡天项目选择了双星系进行研究,双星系被认为是由重子链连接。他们堆叠两星系区域之间的普朗克信号,使得微弱的重子链可探测到。

“每个人都知道它的存在,但现在,我们两个不同的团队明确的发现了这种物质,”马萨诸塞州哈佛史密森天体物理学中心的拉尔夫·克拉夫特说道,“重子的观测很好地证明了我们关于我们关于星系如何形成以及宇宙的历史等许多观点都是正确的。”

2015年,普朗克卫星在可观测宇宙微波辐射背景地图。因为星系之间气体如此弥散,他们造成的暗斑点太弱以至于在普朗克地图上不能直接看到。

以下为《新科学家》杂志原文:

Half the universe’s missing matter has just been finally found

Discoveries seem to back up many of our ideas about how the universe got its large-scale structure

Andrey Kravtsov (The University of Chicago) and Anatoly Klypin (New Mexico State University). Visualisation by Andrey Kravtsov

By Leah Crane

The missing links between galaxies have finally been found. This is the first detection of the roughly half of the normal matter in our universe – protons, neutrons and electrons – unaccounted for by previous observations of stars, galaxies and other bright objects in space.

You have probably heard about the hunt for dark matter, a mysterious substance thought to permeate the universe, the effects of which we can see through its gravitational pull. But our models of the universe also say there should be about twice as much ordinary matter out there, compared with what we have observed so far.

Two separate teams found the missing matter – made of particles called baryons rather than dark matter – linking galaxies together through filaments of hot, diffuse gas.

“The missing baryon problem is solved,” says Hideki Tanimura at the Institute of Space Astrophysics in Orsay, France, leader of one of the groups. The other team was led by Anna de Graaff at the University of Edinburgh, UK.

Because the gas is so tenuous and not quite hot enough for X-ray telescopes to pick up, nobody had been able to see it before.

“There’s no sweet spot – no sweet instrument that we’ve invented yet that can directly observe this gas,” says Richard Ellis at University College London. “It’s been purely speculation until now.”

So the two groups had to find another way to definitively show that these threads of gas are really there.

Both teams took advantage of a phenomenon called the Sunyaev-Zel’dovich effect that occurs when light left over from the big bang passes through hot gas. As the light travels, some of it scatters off the electrons in the gas, leaving a dim patch in the cosmic microwave background – our snapshot of the remnants from the birth of the cosmos.

Stack ‘em up

In 2015, the Planck satellite created a map of this effect throughout the observable universe. Because the tendrils of gas between galaxies are so diffuse, the dim blotches they cause are far too slight to be seen directly on Planck’s map.

Both teams selected pairs of galaxies from the Sloan Digital Sky Survey that were expected to be connected by a strand of baryons. They stacked the Planck signals for the areas between the galaxies, making the individually faint strands detectable en masse.

Tanimura’s team stacked data on 260,000 pairs of galaxies, and de Graaff’s group used over a million pairs. Both teams found definitive evidence of gas filaments between the galaxies. Tanimura’s group found they were almost three times denser than the mean for normal matter in the universe, and de Graaf’s group found they were six times denser – confirmation that the gas in these areas is dense enough to form filaments.

“We expect some differences because we are looking at filaments at different distances,” says Tanimura. “If this factor is included, our findings are very consistent with the other group.”

Finally finding the extra baryons that have been predicted by decades of simulations validates some of our assumptions about the universe.

“Everybody sort of knows that it has to be there, but this is the first time that somebody – two different groups, no less – has come up with a definitive detection,” says Ralph Kraft at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Massachusetts.

“This goes a long way toward showing that many of our ideas of how galaxies form and how structures form over the history of the universe are pretty much correct,” he says.

Journal references: arXiv, 1709.05024 and 1709.10378v1

相关推荐
热点推荐
上海一女子晒保姆做的菜,直呼对方太敷衍:每月5000元就吃这?

上海一女子晒保姆做的菜,直呼对方太敷衍:每月5000元就吃这?

九微情感语录
2023-12-10 13:38:47
武里南联三人被禁赛,谢达耶夫锁喉+裸绞被禁赛8场

武里南联三人被禁赛,谢达耶夫锁喉+裸绞被禁赛8场

直播吧
2023-12-10 13:11:12
克洛普:这是我第一次看到有球队前76分钟踢这么差还赢了的

克洛普:这是我第一次看到有球队前76分钟踢这么差还赢了的

懂球帝
2023-12-10 01:06:14
季中锦标赛加成有多大?詹姆斯是否已经超越乔丹成为NBA的GOAT?

季中锦标赛加成有多大?詹姆斯是否已经超越乔丹成为NBA的GOAT?

直播吧
2023-12-10 21:08:13
俄方进口炮弹存严重质量问题,俄炮兵内心万马奔腾

俄方进口炮弹存严重质量问题,俄炮兵内心万马奔腾

今观天下
2023-12-10 15:40:43
恒大咸鱼翻身,用美国法律清零国内债务,鬼才许家印五千年出一个

恒大咸鱼翻身,用美国法律清零国内债务,鬼才许家印五千年出一个

干史人
2023-12-07 23:08:49
俄罗斯全力帮助敏昂莱,打击亲中国的彭德仁跟亲美的昂山素季

俄罗斯全力帮助敏昂莱,打击亲中国的彭德仁跟亲美的昂山素季

明理大先生
2023-12-08 10:50:14
性感美女写真——第 174 期

性感美女写真——第 174 期

断了的感情线
2023-12-06 08:23:24
以非常高的产量生产,马斯克称Model 2技术水平远超其它汽车工厂

以非常高的产量生产,马斯克称Model 2技术水平远超其它汽车工厂

凡兮说
2023-12-07 21:06:03
佩林卡出手!湖人送两个首轮签+拉塞尔,卡佩拉穆雷齐聚洛杉矶

佩林卡出手!湖人送两个首轮签+拉塞尔,卡佩拉穆雷齐聚洛杉矶

知多点
2023-12-10 14:44:02
好色厂长李洪梅:包养百名舞蹈女生,伙同情妇蛀空亿元国企

好色厂长李洪梅:包养百名舞蹈女生,伙同情妇蛀空亿元国企

老黄有话
2023-12-06 08:00:03
“世界长寿之乡”女县委书记尹丽波,已升任海南省领导

“世界长寿之乡”女县委书记尹丽波,已升任海南省领导

极目新闻
2023-12-10 17:15:25
解清帅发视频飙英语,把许多人都镇住了,禁不住感叹这也太帅了

解清帅发视频飙英语,把许多人都镇住了,禁不住感叹这也太帅了

爱永不改变
2023-12-10 15:02:13
缺钱了?王思聪花40万买国产车,还找熟人优惠3万,被吐槽抠门?

缺钱了?王思聪花40万买国产车,还找熟人优惠3万,被吐槽抠门?

竹筒小时计
2023-10-24 15:32:07
最牛军长率500士兵怒砸金伯帆:拒绝200万的赔偿 只提一个要求!

最牛军长率500士兵怒砸金伯帆:拒绝200万的赔偿 只提一个要求!

贰文
2023-12-03 00:15:07
54岁保安与32岁外卖员发生冲突,外卖员不幸丧命,背后真相被曝光

54岁保安与32岁外卖员发生冲突,外卖员不幸丧命,背后真相被曝光

慢半拍sir
2023-12-09 23:29:27
2024年起,若房地产市场无法逆转,全国或将出现3大转变

2024年起,若房地产市场无法逆转,全国或将出现3大转变

通文知史
2023-11-04 17:50:35
谢霆锋澳门美狮美高梅开演唱会,何超琼百忙之中来捧场,太有排面

谢霆锋澳门美狮美高梅开演唱会,何超琼百忙之中来捧场,太有排面

我是晚伯伯
2023-12-10 13:59:06
瑞典武装部队总司令亲自到达乌克兰前线

瑞典武装部队总司令亲自到达乌克兰前线

三界见闻
2023-12-09 19:44:26
英国气象局预测:2024年全球升温或首次突破1.5摄氏度

英国气象局预测:2024年全球升温或首次突破1.5摄氏度

澎湃新闻
2023-12-09 20:46:29
2023-12-10 22:10:44

科技要闻

刘强东内网也留言:京东基础依然在,希望兄弟们绝不躺平

头条要闻

上海月薪1.6万经理因考核不及格被辞退 法院:公司赔钱

头条要闻

上海月薪1.6万经理因考核不及格被辞退 法院:公司赔钱

体育要闻

对手犯规,刘少昂夺中国短道队主场首金

娱乐要闻

徐若瑄宣布离婚:感谢九年彼此付出

财经要闻

中国最牛地级市,房价跌停板打开了!

汽车要闻

2024款福特电马售23.98万起 动力续航全升级

态度原创

家居
艺术
旅游
手机
数码

家居要闻

自由的形态艺术,个性演绎夜幕华尔兹

艺术要闻

画展参观人数创历史新高,这个小镇画家凭什么?

旅游要闻

南京明孝陵·燕雀湖·落羽杉林

手机要闻

今年Q3折叠屏手机出货700万台,三星、华为、荣耀分列前三

数码要闻

《漫威蜘蛛侠2》粉丝声称:TGA上的奖都被抢光了!

无障碍浏览 进入关怀版
×