宇宙黑户就逮记——查找看得见的“暗物量”！都要读的一篇文章

假如说一个国度有三分之一的黑户。大概一小我私家账户里有三分之一的钱花不了。那估量不少人要疯了！

但可怜的天文学家们，却不得不恒久面临如许的魂魄拷问。

这便是缺失重子困难。

但近来，这个困难取得了庞大突破！

体脂率卡尺

人有体脂率，国度有GDP比率。

瞻仰星空时，人们也不禁奇怪。这个宇宙是按什么比率构成的？

寻找这个题目的脚步从未制止过！

我们都知道宇宙满盈了看不见的暗物质和神奇的暗能量。

只管不清晰“两暗”究竟是什么，但科学家们测出了他们在宇宙总能量中的占比。

你所了解的统统都在那5%里

但许多人大概不知道的是，另有别的一个大bug！

它藏在我们屡见不鲜的5%里——一般物质的很大一部门缺失了！

所谓一般物质，便是构成你我的物质。

物理上叫“重子”，指粒子尺度模子里由三个夸克构成的粒子。

这找不着的一般物质可不是一丢丢，而是占全部重子的百分之三十！

堪称“宇宙级黑户”！

云云惊人的结论，科学家们是怎样得出的！？

这依靠于两种差别的丈量要领。

第一种，通过谛听宇宙大爆炸的反响——微波配景辐射，能得到一个重子总量。

第二种，通过观察星系、星系团、气体云，可以得到另一个重子总量。

由于第一种要领的综合可靠性更高，以是科学界以它为准。

题目就由此孕育发生了。

大爆炸报告我们肯定有这么多重子，可现实观察只看到了百分之六十。

那剩下的重子哪去了？

重子的构成，图片泉源：Shull et al. 2012

从上图可以看到，重子物质实在只有很小一部门聚拢到了星系中。

它们酿成了恒星、中子星、黑洞...以及我们这颗星球上的统统。

而更多的重子则弥散在种种标准的空间中。

在恒星之间、在星系之间、在星系团之间。

这些空间庞大到凌驾了人类想象力。

但天文学家仍旧是有方法丈量它们的。

由于这些弥散的气体，会汲取配景的光，也会再放射出特定的光。

便可以或许通过汲取和放射的光谱发觉它们。

丈量历程固然是庞大而艰苦的。

归纳综合起来便是，客堂找过了，卧房也找过了，厨房茅厕都找过了。

便是找不到那百分之三十！

这部门重子可真是躲猫猫的行家啊。

很长一段时间里如许的状态没有大的改变。

一转眼几多头发茂盛的研究生，已酿成了大腹便便的传授了。

最终，本年三月《nature》上颁发了一篇论文。

澳大利亚的ASKAP望远镜团队公布，黑户逮着了！

关心天文学家破案的，是一种新型天文征象——快速射电暴。

这种征象在观察上和脉冲星颇为相似。

都是在和手机通讯相近的频道上，毫秒量级的瞬时脉冲。

更巧的是，和脉冲星刚发觉时一样，他们也被媒体大量报到成外星文明的信号。

来自银河系外的快速射电暴

只管快速射电暴的劈头还没有研究清晰，但他们已经成了研究其他题目的天文学家眼里的宝贝。

由于只管一向以来，实在有种种要领可以探测差别状态下的重子漫衍。

但是，他们总有差别的实用范畴。

天文学家们苦于缺乏一种能同时探测差别温度、密度、间隔下重子的要领。

快速射电暴即是天文学家们求之不得的新东西。

和以往通过光谱探测差别。

快速射电暴可以或许通过期间耽误探测到路径中的重子。

由于光速只有在真空中是一个常数。

但现实上，哪有完善的真空？

宇宙中总是弥散着哪怕非常淡薄的物质。

在非真空里，差别能量的光子，速率便有了些微的差别。

这种差别在高频段是可以纰漏的。

只有在射电的特定波段，会变得显着。

并且快速射电暴又产生在迢遥的星系。

长路漫漫，这一点速率差别终极会酿成肉眼可见的到达时间差。

在介质中，波是非的光速率更快

这个耽误的巨细，就反响了路径上物质的几多。

从各个差别偏向间隔网络如许的数据，便好像宇宙做了一次重子生齿普查。

科学家们由此盘算，发觉推出的重子量便不再出缺失了。

这阐明，那些重子就在我们与迢遥星系的中心。

固然理论上如许的预言一向就存在。

由于星系之间有非常淡薄的纤维状布局，科学家们一向猜疑，正是它们过于暗弱，以是不在先前的探测本领内。

快速射电暴的观察，有力地证明了这种想法。

黑户们最终就逮了！

宇宙大标准布局

在这张图中，每一个微小的光点都是一个星系。

我们可以看到游丝普通的布局怎样毗连在星系和星系团之间。

黑户们便是匿藏在这些密度极低的布局中。

最终，这篇论文的团队还做了非常棒的科普视频。

非常震撼，家人们可以找来请家人们欣赏！