宇宙中缺失物質去了哪裡？

天文學家們利用ESA的xm -牛頓空間觀測站探測了星系周圍的氣體填充的光環， 尋找“失蹤”的物質， 但卻空手而歸——那麼它在哪裡呢？宇宙中所有的物質都以“正常”物質的形式存在， 或者是眾所周知難以捉摸的、不可見的暗物質， 而後者的數量大約是前者的六倍。 奇怪的是， 近年來研究附近星系的科學家發現， 正常物質含量是預期的三倍， 而我們自己的銀河系中所含的物質還不到預期總量的一半。

搜尋銀河光暈， 尋找“失蹤”的物質。 圖片：ESA/XMM-Newton; J-T. Li (University of Michigan, USA); Sloan Digital Sky Survey (SDSS

美國密西根大學的李江濤說：這一直是一個謎， 科學家們花了很多精力來尋找這一缺失的物質”。 為什麼它不在星系中——或者它在那裡？但我們只是沒有看到它？如果它不在那裡， 它又在哪裡？解決這個難題很重要， 因為它是早期宇宙和星系形成的模型中最不確定的部分之一。 研究人員認為， 與其躺在星系的主要大部分區域內，

還不如說是在一個熱氣體區域內， 這個區域可以延伸到更遠的空間， 形成一個星系的光暈。 這些熱的球狀光環之前已經被探測到， 但是這個區域非常微弱， 很難觀察到細節——它的x射線發射可能會丟失， 與背景輻射難以區分。

通常科學家觀察到這個區域的一小段距離， 並推斷出他們的發現， 但這可能導致不清楚和不同的結果。 江濤和他的同事們想用ESA的xmm -牛頓x射線空間觀測站來測量高溫氣體到更大的距離。 他們研究了六個相似的螺旋星系， 並將這些資料組合在一起， 創造出一個具有平均特性的星系。 密西根大學的Joel Bregman說：通過這樣做， 星系的信號變得更強， x射線的背景也變得更好。 那時能夠看到x射線的輻射比觀察一個星系的距離大3倍，

這使得我們的推斷更加準確和可靠。 巨大而孤立的螺旋星系提供了尋找失蹤物質的最佳機會。 它們足夠大， 可以將氣體加熱到幾百萬度的溫度， 這樣它們就能發射x射線， 並且基本上避免了通過恒星形成或與其他星系的相互作用而被其他物質污染。

研究小組的結果顯示， 圍繞星系的光環， 就像觀察到的那樣， 不能包含所有缺失的物質。 儘管推算出銀河系半徑的近30倍， 但仍有近四分之三的預期材料下落不明。 有兩個主要的選擇理論,它可以是:要麼它存儲在另一個糟糕的氣相觀察——也許更熱、更脆弱的階段或冷卻器和密集的一個——或者在一塊空間,不是由我們當前的觀測或發出x光太微弱,被檢測出來。

不管怎樣， 由於星系中沒有足夠的物質， 它們可能會把它噴射到太空中， 也許是由爆炸的恒星或超大品質黑洞注入的能量驅動的。

歐洲航天局(ESA) xml -牛頓專案科學家Norbert Schartel說：這項工作很重要， 有助於創建更現實的星系模型， 反過來説明我們更好地理解我們自己的星系是如何形成和演化的， 如果沒有XMM-Newton這種不可思議的敏感性， 這種發現是不可能的。 未來， 科學家可以在研究樣品中添加更多的星系， 並在與其他高能觀測儀協作的情況下使用xmm - newton， 例如ESA即將推出的高能天體物理學先進望遠鏡， Athena， 探測星系外邊緣的延伸的、低密度的部分， 將繼續解開宇宙中缺少的物質的奧秘。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻：天體物理期刊｜來自：歐洲空間局（ESA）