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隐身宇宙网:宇宙中消失的“暗物质”

癌图腾  · 公众号  · 医学  · 2017-10-16 11:30

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一个近乎均匀的宇宙,随着时间逐渐膨胀,在引力的影响下会形成宇宙网的结构。该网同时包含了暗物质和普通物质。 | 图片来源: Western Washington Universe


测宇宙的方法有两种:一种是通过天体发射或吸收的光,另一种是通过观察物质的引力效应。在先前的一些研究中,引力帮助我们理解了如宇宙膨胀、大尺度结构、以及微波背景辐射 (宇宙大爆炸后遗留弥漫于整个空间的光子) 等相关问题。但是光也同样起着重要作用。恒星之所以会发出闪耀的光芒,是因为存在能引起核反应的内部物理学原理,所以对它们释放的光进行测量,就能知道它们有多少质量。通过测量其它波长的光的吸收和发射情况,我们不仅能计算出恒星的质量,还能了解如气体、尘埃、星云和黑洞的质量。在更高的能量,我们甚至可以测量星系内的热等离子体。当我们考虑到所有的情况时,仍然发现总的普通质量中有高于一半的质量消失了。也就是说, 在我们最熟悉的那5%的宇宙总质量中,我们仍缺失了一大半,这被称为“消失的重子之谜”。 (重子是指由三个夸克或反夸克组成的复合粒子,比如我们熟知的质子。)


哈勃太空望远镜寻找丢失的物质。我们能够通过电磁信号探测到的消失的物质只有普通物质,暗物质不受影响。 | 图片来源: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)


那么剩下的那些重子应该在哪呢? 答案在星际之间。 暗物质应该以大尺度丝状结构聚集在一起,但普通物质也应如此。当第一批恒星释放出的高能辐射穿越星系际空间时,暗物质与光会完全相互忽视,但普通物质却是相当脆弱的。在宇宙只有38万岁时,中性原子就形成了,数亿年之后,从早期恒星中释放出的炙热紫外线照射到这些星系际原子身上,这时,这些被吸收的光子将原子中的电子完全踢出,并产生一种星际间等离子体,叫: 温热星系际介质







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