科學家找到星系失蹤物質

參考消息 發佈 2024-03-28T18:06:49.058150+00:00

據英國《新科學家》周刊網站3月6日報導,長期以來,人們一直認為許多大星系缺失了很大一部分物質,但現在這些物質已被發現,這對我們理解宇宙來說是一個更大的問題。過去10年左右的觀測顯示,銀河系大小的星系所包含的重子物質(意思是正常物質,而非暗物質)似乎比我們預想的要少得多。

據英國《新科學家》周刊網站3月6日報導,長期以來,人們一直認為許多大星系缺失了很大一部分物質,但現在這些物質已被發現,這對我們理解宇宙來說是一個更大的問題。

過去10年左右的觀測顯示,銀河系大小的星系所包含的重子物質(意思是正常物質,而非暗物質)似乎比我們預想的要少得多。這一預期基於暗物質與宇宙中普通物質的比例,按照這一比例,星系盤的重子物質只有人們預期的20%左右。儘管隨後幾年的研究在星系周圍被稱為冷環星系介質的雲層中發現了這些失蹤物質的一半,但另一半仍然不知所蹤。

現在,義大利國家天體物理學研究所的法布里齊奧·尼卡斯楚和同事利用了來自「XMM-牛頓」太空望遠鏡和錢德拉X射線天文台的3個星系的數據,來尋找這些失蹤物質的其餘部分——實際上,這些物質可能有太多太多。

即使那些強大的觀測設備也無法單獨發現任何星系物質,研究人員不得不把對這3個星系的觀測結果「疊加」在一起,這樣他們就可以累積測量這3個星系的光,而不是一次只測量一個星系。

他們發現,有跡象表明,與環星系介質中的冷氣體混合的是更熱的氣體——這些更熱氣體的質量相當於太陽的數千億倍。尼卡斯楚說:「我們估計的質量足以解釋星系中缺失的質量。(這一證據)揭開了星系中大部分重子的面紗。」

只有一個問題:這種物質根本不應該被視為失蹤。對年輕星系的模擬顯示,恆星形成等需要能量的過程和超新星產生的強風確實應該在這些星系年輕時就已經把很大一部分重子物質拋擲出去。所以,它們誕生時包含的物質符合人們所預期的量,然後這些物質被噴射出去。

但這意味著,這些「失蹤」的物質應該早就不在了,而不是留在環星系介質中。加州理工學院的維克拉姆·拉維說:「我們(曾以為)這些重子的確應該是失蹤了,它們應該是被噴出了星系。從這個角度來說,如果它們能留在那,那會是一個驚人的結果。如果這些失蹤物質真的在那裡,我們將不得不重新思考星系是如何大規模運轉的。」

但在我們這樣做之前,這些結果還需要得到確認。一個潛在的問題是,數據處理和解讀過程往往會影響結果,因此一個關於這種物質究竟如何分布的更精確模型可能會改變我們認為這種物質應該存在的數量。拉維說:「我認為,我們需要進行十分詳細的模擬並與銀河系進行比較,這樣才能更徹底地解讀這些數據。」

將其他星系與銀河系進行比較在未來幾年尤為關鍵,因為我們沒有能力仔細衡量銀河系之外星系的環星系介質。尼卡斯楚說:「目前的X射線衛星(XMM-牛頓和錢德拉)極遠距離的觀測仍然可以提供一兩項確認,但要真正對(環星系介質的)這些成分進行群體研究,我們需要新的儀器。」

可能要在十年或更長時間後,這些新的望遠鏡才能準備好真正解開並不算真的失蹤的物質之謎。

來源:參考消息網

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