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原创神秘的射电暴揭示了宇宙中缺失的物质

来源：爱乐趣网时间：2020年06月01日 05:59

原标题：神秘的射电暴揭示了宇宙中缺失的物质

澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）望远镜探测到了交错频率的快速射电爆发。

根据宇宙学家的说法，宇宙中大约有一半的“正常”物质——即构成恒星、行星甚至我们人类的物质——仅以一缕物质的形式漂浮在星系间的空间中。但直到现在，天文学家们还没有很好的方法来证实这一点。一项新的研究使用了快速无线电脉冲(FRBs)——来自遥远星系的强大的毫秒长的无线电波脉冲——来衡量星系间的物质，结果与预测相符。

在过去的几十年里，宇宙学家编制了一份构成宇宙的物质清单。大约68%是暗能量，一种加速宇宙膨胀的神秘力量。另外27%是聚集在一起的暗物质团块。只有5%是所谓的正常物质。

宇宙学家知道宇宙中应该有多少正常物质，他们可以通过宇宙大爆炸产生的物质以及宇宙事件的微波波痕计算出宇宙大爆炸产生的物质以及宇宙事件的微波波痕。但是他们只能看到大约一半的发光的星系和稠密的气体云。其余气体是一种稀有的星际气体，在一个办公室大小的体积里只有一到两个原子，几乎不可能被探测到。

直到2007年第一个FRB出现。因为这些零星的爆炸是如此明亮和短暂，FRB最初被认为来自于仪器故障，或者来自地球。但随着对FRB的探测越来越多，天文学家意识到它们来自宇宙遥远的角落。因为它们稀有，所以很难确定它们的位置：观察者必须准确地指向正确的方向才能捕捉到一个。如今，连续观测大范围空间的望远镜正在观测到更多的FRB。

FRB通过一种被称为色散的现象揭示了它们的起源。FRB脉冲从一系列聚集的频率开始，但随着其传播，它“感觉”到了其沿途的每个电子。低频电子比高频电子受到的阻力更大，所以当脉冲到达地球上的射电望远镜时，低频电子就会滞后。滞后的数量告诉天文学家脉冲通过了多少电子，这可以与物质的总量相关联。

这项技术可以揭示宇宙中物质的密度，但前提是知道到FRB源的距离。直到最近，只有少数几个FRB源被精确定位——要么是因为它们碰巧是稀有的、重复的FRB之一，要么是因为它们是用一个望远镜阵列发现的，这个望远镜阵列可以将多个仪器聚焦在源星系上。目前一组天文学家在《自然》杂志上报道了他们的发现，他们发现了4个新的FRB，它们都是由已知的源星系组成的，由澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）识别，这是一个由36个无线电天线组成的阵列，位于澳大利亚西部。

利用这些数据和之前发现的一颗FRB，科学家们计算出了整个宇宙中正常物质的密度。研究人员发现，如果外推整个宇宙，则有足够的正常物质来解释丢失的那一半，这与理论预测相符。

FRB技术也可以用来绘制整个宇宙物质密度的变化。这可以帮助理论学家理解物质是如何聚集在一起形成“宇宙网”的，即横跨宇宙的星系团网络。

到目前为止，天文学家可以看到组成网络的发光星系，但看不到它们之间的气体。ASKAP的研究人员希望在明年收集100个已知来源的FRB，这样他们不仅能知道正常物质的存在，还能确切知道它们的藏身之处。

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