你敢信嗎？大名鼎鼎的銀河系竟然也邁進(jìn)了“減肥”的行列！

2023年1月，美國科學(xué)家在測量某束快速射電暴后發(fā)現(xiàn)，銀河系中的重子物質(zhì)竟低于預(yù)測結(jié)果達(dá)到百分之四十的地步。

難道，銀河系也不滿自己臃腫的身材，一直在悄悄的減肥么？

重子物質(zhì)

更令人意外的是，光是甩掉這些重子物質(zhì)，銀河系就能完成“減肥”的事業(yè)。

看來，這看似普通的重子物質(zhì)一點(diǎn)都不普通。

“普通物質(zhì)”不普通

在現(xiàn)代物理學(xué)中，重子因其有著強(qiáng)烈的相互作用而在眾多物質(zhì)中一枝獨(dú)秀。

只要有重子物質(zhì)的存在，人們就能瞧見各類物質(zhì)在宇宙舞臺(tái)上上演的好戲。

可有趣的是，如此優(yōu)秀的“重子”竟然不是一個(gè)簡單名詞，而是一個(gè)復(fù)合詞匯。

這也是說，在提及“重子”這一說法的時(shí)候，并沒有明確的指代物質(zhì)。

一般來說，宇宙中最為常見的重子物質(zhì)是質(zhì)子和中子。

乍一聽，這兩種物質(zhì)都好像有點(diǎn)陌生。這是因?yàn)樵谄胀ㄈ说纳?，接觸二者的合體——核子——的機(jī)會(huì)更多一些。

令人聞風(fēng)喪膽的“原子核”也是這兩種物質(zhì)的合體。

除此之外，另一重子物質(zhì)——超子也于近年為科學(xué)家們所發(fā)現(xiàn)。

盡管重子物質(zhì)在宇宙間如此常見，但科學(xué)家們遵從的并不是“物以稀為貴”的邏輯進(jìn)行的科學(xué)研究。

相反，他們關(guān)注到了這一常見物質(zhì)對整個(gè)宇宙的重大作用。

簡單來說，在大爆炸理論中，科學(xué)家們認(rèn)為整個(gè)宇宙誕生之初，只存在著兩類物質(zhì)。

一類是重子物質(zhì)，一類是非重子物質(zhì)。

像光子這類物質(zhì)就不是重子物質(zhì)，而屬于非重子物質(zhì)。

這么一看，似乎重子物質(zhì)也沒有在宇宙間一家獨(dú)大，畢竟還有非重子物質(zhì)與之平分天下。

可有趣的是，非重子物質(zhì)這一說法是從其質(zhì)量上來定義的。倘若追溯非重子物質(zhì)的起源的話，那么人們便可以清晰地看見：重子物質(zhì)參與了非重子物質(zhì)的形成。

換言之，非重子物質(zhì)盡管與重子物質(zhì)存在著質(zhì)的差異，但它總歸與后者脫不開關(guān)系。

這倒不能怪非重子物質(zhì)一定要蹭重子物質(zhì)的熱度，而是宇宙的設(shè)定便是如此。

宇宙物質(zhì)成分

根據(jù)大爆炸的理論設(shè)定，整個(gè)宇宙在誕生之初是非常均勻的。

這也是說，不論什么物質(zhì)存在于宇宙間，它與其反物質(zhì)的比重都是均衡的，包括中子和質(zhì)子之間的比例也是1:1的。

但就在爆炸后的第一秒內(nèi)，這種均衡狀態(tài)被打破了。

原因很簡單，爆炸一結(jié)束，整個(gè)宇宙的溫度就發(fā)生了極大變化。這一變化又導(dǎo)致中子的反應(yīng)速度變緩，跟不上質(zhì)子的反應(yīng)。

如此一來，二者原本比例的平衡被打破。

質(zhì)子占據(jù)上風(fēng)后，又促使二者的合成方向往有利于自身的方面發(fā)展，質(zhì)子不斷地“吞噬”中子，最終生成了早期宇宙的重要物質(zhì)——?dú)?、?4。

氫、氦-4生成結(jié)束后，質(zhì)子也因?yàn)闊o法多余的中子都被消耗完了，無法促發(fā)其他化學(xué)反應(yīng)，因而與僅剩的“獨(dú)苗”中子一道進(jìn)入了凍結(jié)狀態(tài)。

沒錯(cuò)，現(xiàn)在所說的正是元素周期表上位居第一和第二的物質(zhì)，千萬別以為它們只是尋常的化學(xué)元素。

要知道，氫、氦和鋰可是整個(gè)宇宙間自然生成的元素，沒有之一。其他的元素都是經(jīng)由恒星爆炸、輻射等外力干擾下才出現(xiàn)的。

氫的作用不言而喻。隨機(jī)在宇宙間找種物質(zhì)觀測一下，人們就能發(fā)現(xiàn)其中含有氫元素。

氦的功能不大為人所知，這是因?yàn)樗诘厍蛏想[藏了太久。

1868年，法國天文學(xué)家在觀測日蝕現(xiàn)象的時(shí)候，意外地發(fā)現(xiàn)了氦元素。

重子物質(zhì)

最神奇的是，這種當(dāng)時(shí)還未在地球上被發(fā)現(xiàn)的元素，竟然在整個(gè)宇宙中是二把手的位置：其含量是除氫之外的元素總和的4倍。

莫非地球竟然是它的漏網(wǎng)之魚？

當(dāng)然不是，三十年后，科學(xué)家們終于在地球上發(fā)現(xiàn)了氦，這才證明地球也是宇宙的“親兒子”。

看到這，重子物質(zhì)的意義其實(shí)凸顯得已經(jīng)很明白了。

倘若沒有重子物質(zhì)的參與，像氫、氦這類的天然元素根本沒有機(jī)會(huì)在大爆炸后產(chǎn)生，更別提宇宙會(huì)有多么燦爛的后續(xù)或未來了。

換言之，正是由于重子物質(zhì)在大爆炸后充分燃燒了自己，其所散發(fā)出來的光和熱才能夠久久不滅，成為照亮黑暗宇宙間的一束光，維持著基本的平衡。

宇宙中唯一的可見物質(zhì)似乎消失了！

2021年，世界科學(xué)家們聚集北京，為的就是找到那失蹤的可見物質(zhì)：重子。

明明在大爆炸的理論模型之中，重子物質(zhì)才是宇宙的頂流。

可偏偏，拿著大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)家們在宇宙間四處張望所找到的重子物質(zhì)也不過是理論模型中的一半。

更過分的是，如今連銀河系也悄咪咪地加入到了“減重”的隊(duì)伍中。

那么，這些被甩掉的重子物質(zhì)，究竟跑哪去了呢？

消失的重子

根據(jù)科學(xué)家們的發(fā)現(xiàn)，在大爆炸發(fā)生后的38億年，宇宙間還存在著相當(dāng)數(shù)量的重子物質(zhì)。

可隨著人類科技的進(jìn)一步發(fā)達(dá)，科學(xué)家們能發(fā)現(xiàn)的重子物質(zhì)就越來越少。

如今，更是連家門口的重子物質(zhì)都沒有守住，不知所蹤。

按常理來說，宇宙間的物質(zhì)漲落此起彼伏是再正常不過的事情。畢竟，在漫長的歲月中，沒有任何物質(zhì)能夠熬得住時(shí)間的摧殘。

宇宙微波背景

但問題就在于，如果連重子物質(zhì)都能消失，那么整個(gè)宇宙秩序早已失去了失去平衡，變得混亂不堪。

而現(xiàn)在，雖然重子物質(zhì)不再“可見”，但宇宙卻還在有序地運(yùn)轉(zhuǎn)著。

這也就意味著，重子并沒有消失，而是隱藏了起來。

那么，重子的隱藏地又會(huì)是什么地方呢？

科學(xué)家基于不同的理論猜想，開展了許多的模擬工作。

由于基于不同的假設(shè)，不同模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果差異很大，但卻都指向了相同的方向：重子物質(zhì)若想存在于宇宙之中又不為人所發(fā)覺，只能是隱藏在星系周圍的低密度的氣體之中。

銀河系外的氣團(tuán)

探測方向雖然明了，但在過去的科學(xué)觀測中，并未發(fā)現(xiàn)此類氣體的存在。

換言之，這種低密度的氣體存在與否也是個(gè)問題。

幸運(yùn)的是，國外的科學(xué)家們意外地觀測到了圍繞在銀河系附近的一團(tuán)熾熱氣團(tuán)。

起初，科學(xué)家們以為這次發(fā)現(xiàn)的又是什么普通氣體，結(jié)果一研究竟然發(fā)現(xiàn)這是一團(tuán)質(zhì)量驚人的超大氣團(tuán)。

他們將收集到的數(shù)據(jù)堆疊在一百多萬對的星系數(shù)據(jù)之上，最終確認(rèn)了超大氣團(tuán)的真面目。

這股氣團(tuán)的直徑相當(dāng)驚人，比銀河系的直徑大了足足三倍。

換言之，要是這股氣團(tuán)隨時(shí)向銀河系發(fā)動(dòng)攻擊，那么整個(gè)銀河系只能束手就擒。

星系際溫?zé)釟怏w的模擬

此外，這股氣團(tuán)不但直徑大，內(nèi)部的物質(zhì)質(zhì)量也是相當(dāng)?shù)刂?，大概是幾百億個(gè)太陽的質(zhì)量。

這些，還僅僅是氣團(tuán)的表象。

它的實(shí)質(zhì)才令科學(xué)家們振奮。

經(jīng)過數(shù)據(jù)比對，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這超大氣團(tuán)的密度，是普通物質(zhì)的六倍。

而在整個(gè)宇宙中，能同時(shí)滿足密度低、質(zhì)量大的物質(zhì)只有一種，那就是重子物質(zhì)。

換言之，這些氣團(tuán)正是消失的重子的藏匿地。

可僅僅發(fā)現(xiàn)了重子的藏匿地就足夠了嗎？

如果不對氣團(tuán)中的物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步觀測，又如何確定這些氣團(tuán)就藏匿了所有消失的重子呢？

謎團(tuán)雖然沒能全部解開，好歹知道了銀河系周圍的氣團(tuán)之中藏著令科學(xué)家們苦思冥想的重子物質(zhì)。

藏匿的地點(diǎn)既然都有了，科學(xué)家們還不趕緊向著氣團(tuán)出發(fā)？

事實(shí)遠(yuǎn)沒有如此簡單。

氣團(tuán)的存在雖然已經(jīng)被證實(shí)，但它在宇宙圖譜之上也不過是細(xì)小的斑點(diǎn)。

要深入探測其中重子物質(zhì)的含量，是一件相當(dāng)?shù)钠D難的事情，但也不是毫無辦法。

這個(gè)辦法，就是等待“神跡”的到來。

測量方式

所謂的“神跡”，不是上帝創(chuàng)造的產(chǎn)物，而是快速射電暴的遺跡。

近年來，隨著天文儀器的精細(xì)化、專業(yè)化，一種神秘的現(xiàn)象也為人們所熟知。

這正是快速射電暴。

快速射電暴的出現(xiàn)時(shí)機(jī)，是極為偶然、毫無征兆的。

自從科學(xué)家于2014年觀測到第一束射電暴案例之后，數(shù)十年內(nèi)在全球范圍內(nèi)也才觀測到十幾例的射電暴現(xiàn)象。

大型望遠(yuǎn)鏡

盡管如此，科學(xué)家們還是孜孜不倦地尋找著它的存在。

因?yàn)?，這種現(xiàn)象稀有又難得。

快速射電暴難得的地方在于，它內(nèi)部的組成成分雖然很簡單，但容易受到其他物質(zhì)的干擾。

因此，只需要對其數(shù)據(jù)做基本的分析，就能知道這束射電暴經(jīng)過了什么地方以及此地的基本狀況。

2023年，美國加州境內(nèi)的六十三個(gè)天線探測到了射電暴的存在。

這一束射電暴剛一穿過銀河系外的氣團(tuán)，就被科學(xué)家們捕捉到了其存在。

因其與銀河系的特殊關(guān)系，這束射電暴也引起了各國科學(xué)家的注意。

重子結(jié)構(gòu)

人們猜想，或許這束射電暴能夠解決銀河系氣團(tuán)之中的物質(zhì)問題。

果不其然，在經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)測量、分析工作之后，加州科學(xué)家維克拉姆終于得出了結(jié)論：“在銀河系的氣團(tuán)之中，重子物質(zhì)只占據(jù)了百分之九點(diǎn)六的比例，不足百分之十。”

就人類目前對宇宙物質(zhì)的了解來看，重子物質(zhì)的占比大概是百分之十六。

這個(gè)結(jié)果已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大爆炸理論模型中的假設(shè)了。

而現(xiàn)在的觀測數(shù)據(jù)卻清晰地告訴人們，宇宙所丟失的重子物質(zhì)還不夠多，銀河系丟失的重子物質(zhì)更驚人。

換言之，如果說原來的銀河系是個(gè)“大胖子”，那么現(xiàn)在的銀河系就是在瘋狂減重的道路上一去不復(fù)返。

對于普通人來說，減肥或許能帶來不少好處。

但對于銀河系來說，質(zhì)量過輕的話顯然無法保證現(xiàn)有天體秩序的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

更恐怖的事情還在于，沒人知道銀河系是在什么時(shí)候開始“減肥”的以及是如何被迫走上“減肥”道路的。

維克拉姆猜想，可能早年的銀河系無法擺脫恒星的強(qiáng)風(fēng)，不得已甩掉物質(zhì)以保證自身安全。

但這一猜想究竟正確與否，還要等未來的科學(xué)觀測結(jié)果。