在宇宙較為顯眼的地方——星系、星系團(tuán)和星系際介質(zhì)中，所有正常發(fā)光物質(zhì)數(shù)據(jù)都已被計(jì)算，但是仍有大約一半的數(shù)據(jù)處于缺失狀態(tài)。在宇宙中，有85%的物質(zhì)是由一種未知的，看不見(jiàn)的“暗物質(zhì)”構(gòu)成，所以我們很難在里面發(fā)現(xiàn)正常的物質(zhì)。這就是所謂的“重子缺失”問(wèn)題。

重子是跟質(zhì)子、中子或電子一樣發(fā)射或吸收光的粒子。它們構(gòu)成了我們周?chē)芸吹降奈镔|(zhì)。那些“下落不明”的重子被認(rèn)為隱藏在彌漫整個(gè)宇宙的絲狀結(jié)構(gòu)中，這種絲狀結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為“宇宙網(wǎng)”。

這種結(jié)構(gòu)令人難以捉摸。到目前為止，我們只是看到了它的一小部分。一份發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究為我們提供了更好的視角，幫助我們了解他到底長(zhǎng)什么樣。

根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型”的預(yù)測(cè)，“宇宙網(wǎng)”為宇宙中的大規(guī)模結(jié)構(gòu)提供了支架。宇宙學(xué)家們認(rèn)為，在宇宙中有兩種“宇宙網(wǎng)”，一種是由“暗物質(zhì)”組成的黑暗“宇宙網(wǎng)”，另一種是主要由氫氣組成的發(fā)光“宇宙網(wǎng)”。

事實(shí)上，人們認(rèn)為在大爆炸時(shí)所產(chǎn)生的氫，有60%存在于這些“宇宙網(wǎng)”中。

這種絲狀氣體痕跡網(wǎng)也被稱(chēng)為“星系際溫?zé)峤橘|(zhì)”（WHIM），因?yàn)樗鼰岬脦缀醺?yáng)的內(nèi)部一樣。星系很可能形成于兩個(gè)或者多個(gè)這樣的絲狀物的交點(diǎn)。那里的物質(zhì)密度最大，絲狀物連接著宇宙中所有的星系團(tuán)。

到目前為止，我們?nèi)匀徊荒馨l(fā)現(xiàn)“暗物質(zhì)”。因?yàn)樗话l(fā)射和吸收光，所以，普通的望遠(yuǎn)鏡不能觀察到它。同理，“宇宙網(wǎng)”的纖維很難被發(fā)現(xiàn)，也是因?yàn)樗鼈兎浅７稚?，并且沒(méi)有發(fā)射足夠的光以便于人們的觀察。

自最初的預(yù)測(cè)以來(lái)，人們就開(kāi)始想方設(shè)法地搜索有關(guān)于“宇宙網(wǎng)”的信息。

其中一種方法就是依賴(lài)于背景中與絲狀氣體痕跡在同一視線上的明亮物體。在纖維上的氫原子可以通過(guò)紫外線輻射里的特殊波長(zhǎng)吸收光線，因此，當(dāng)它被波長(zhǎng)分解成光譜時(shí)，人們可以通過(guò)背景中光的吸收線來(lái)檢測(cè)到它。

這種方法已經(jīng)應(yīng)用于類(lèi)星體（一種非常明亮的大質(zhì)量天體，空間很大，里面甚至有背景星系）。

星系點(diǎn)亮了“宇宙網(wǎng)”

該項(xiàng)研究以一種全新的方法檢測(cè)到了這種氣體，這種方法允許對(duì)“宇宙網(wǎng)”進(jìn)行二維成像，而不是僅僅依賴(lài)于通過(guò)吸收研究中得來(lái)的躲在氣體云后的光源的隨意定位。

他們所研究的對(duì)象名字很吸引人，叫SSA22，這是一個(gè)原星系團(tuán)（即處于嬰兒期的星系團(tuán)）。它比之前測(cè)量到的“宇宙網(wǎng)”要遠(yuǎn)得多，距地球大概120億年。這意味著我們要追溯到宇宙的早期階段，讓科學(xué)家們?nèi)ヌ剿鬟@些纖維究竟是怎么形成的。

幾年前，在這個(gè)原星系團(tuán)的中心附近，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一些非常明亮的產(chǎn)星星系，這些星系被稱(chēng)為“亞毫米星系”。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了16個(gè)這樣的星系和8個(gè)強(qiáng)大的X射線源，在早期，這是一種非常罕見(jiàn)的、密度超高的天體。

這些星系為纖維上的所有氫氣提供了大量的電離輻射，使氫氣發(fā)射出我們能夠觀察到的光。這是一種比觀察吸收的光更有希望的技術(shù)。

這項(xiàng)研究也有助于解決另一個(gè)謎，即“亞毫米星系”是如何形成的。最廣為人們所接受的解釋就是，他們的形成是因?yàn)閮蓚€(gè)正常星系的合并。因此，他們是具有兩倍光量的巨大星系。

此外，這項(xiàng)研究還證實(shí)了一個(gè)假設(shè)——計(jì)算機(jī)模擬顯示，這些星系可以在鄰近“宇宙網(wǎng)”涌入的冷氣體中成長(zhǎng)。

圖解:有纖維的大質(zhì)量星系團(tuán)模擬圖（約書(shū)亞·博羅/C-EAGLE）

詳細(xì)的地圖

這項(xiàng)研究的出現(xiàn)為更系統(tǒng)、二維的絲狀氣體痕跡映射鋪平了道路，我們可以從這種映射中得知絲狀氣體痕跡在太空中的運(yùn)動(dòng)。

未來(lái)的研究會(huì)幫助我們進(jìn)一步繪制出隱藏的“宇宙網(wǎng)”。除了觀察充滿(mǎn)明亮物體的星系團(tuán)外，我們還可以通過(guò)無(wú)線電或X射線波長(zhǎng)追蹤“宇宙網(wǎng)”的發(fā)射。可是，X射線追蹤的氣體比星系際溫?zé)峤橘|(zhì)要熱得多。

擬議中的雅典娜X射線天文臺(tái)將提供一張圖像，這張圖像完整地展示了在附近宇宙中的星系團(tuán)周?chē)臒崂w維。

還有另一項(xiàng)計(jì)劃中的任務(wù)是，在2050年后，利用宇宙微波背景（即大爆炸后留下的光）作為“背景光”來(lái)尋找“宇宙網(wǎng)”留下的細(xì)微痕跡。

所有的這些方式都將會(huì)揭示整個(gè)“宇宙網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)，并且為我們提供存在于宇宙中的物質(zhì)的最終普查。

更重要的是，我們都知道重子存在于宇宙的暗物質(zhì)細(xì)絲中，并形成它們自己的細(xì)絲，就像存在于波浪上的泡沫。這意味著詳細(xì)的絲狀氣體痕跡圖可以幫助我們追蹤更多隱藏的暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)，最終幫助我們了解其神秘的本質(zhì)。

參考資料

1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3. ANDREEA FONT, THE CONVERSATION- ChenHju:Tong- sciencealert