【2025年06月17日訊】(記者李言編譯報導)宇宙中的物質大致可分為兩類:一是神祕莫測的「暗物質」,只能通過引力效應推測其存在;另一是我們熟悉的「普通物質」,包括氣體、塵埃、行星、恆星,甚至餅乾麵團與獨木舟。
據路透社報導,儘管普通物質約占宇宙總物質的15%,科學家長期以來卻找不到其中一半的下落。
現在,科學家利用69次「快速電波爆」(Fast Radio Bursts, FRBs)的觀測數據,終於發現這些失落的物質其實隱藏在星系之間的宇宙空間中。研究指出,這些物質以稀薄氣體的形式分布在廣袤星系際介質中,就像籠罩星系之間的一層霧。
哈佛大學天文學教授利亞姆‧康納(Liam Connor)表示,「我們一直在問:這些重子物質去哪了?答案是,它們存在於離星系很遠、如絲般稀薄的宇宙網中。」他是這項研究的第一作者,成果已發表於《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊。
過去天文學界已通過觀測宇宙微波背景輻射,計算出大爆炸後普通物質的總量,但始終找不到約一半的實際分布位置。本次研究不僅定位這批「失蹤物質」,還指出其中約76%存在於星系間,15%分布在星系氣體暈中,其餘9%集中於星系內部,包括恆星與氣體。
康納解釋,普通物質由質子與中子等重子構成,正是構成人類與天體的基本元素。但這些物質為何會離開星系、散落在遙遠空間?研究認為,當大質量恆星爆炸成超新星、或黑洞「打嗝」時(即吞噬物質後釋放能量),會將大量氣體拋擲至星系之外。
「如果宇宙比較平靜,這些重子可能會全部聚集在星系中、形成恆星,但現實不是這樣。」康納說。這些被拋出的氣體往往呈現電漿狀態,質子與電子分離,漂浮在宇宙深處。
研究所用的FRB是一種來自遙遠宇宙的強烈無線電脈衝,其來源可能是擁有超強磁場的中子星。這些電波在穿越宇宙過程中會被路徑上的物質分散,不同波長的偏移程度提供了測定物質分布的關鍵。
本次研究使用了來自69次FRB的信號,其中39次來自美國加州的奧文斯谷電波天文台(Owens Valley Radio Observatory)設置的「深度綜合陣列」(Deep Synoptic Array),其餘30次由其它天文台提供。部分FRB距離地球達91億光年,是目前觀測到的最遠樣本之一。
「現在所有普通物質都已歸位,接下來我們將面對更深層的宇宙謎題——例如暗物質究竟是什麼?又為何如此難以直接探測?」康納說。