400万光年之外 宇宙失踪物质找到了?
科学家们发现了此前失踪的星系物质，它们潜伏在星系间巨大的虚空之中。几十年来，科学家一直无法解答一个长期谜题：为什么我们在星系中看到的普通物质远少于应有数量。如今，CHIME/FRB合作组织的研究团队(由MIT研究者领衔)开发出一种新方法，将快速射电暴(FRB)探测与星系位置测量相结合，定位了这些失踪的星系物质。
该方法发表于7月21日的《物理评论快报》，揭示了星系间空间中此前不可见的大量物质，这些物质源于星系自身。它还揭示了星系物质被抛出的原因：星系内部剧烈的天体物理现象，如黑洞喷流和恒星爆炸。这一发现反过来暗示这些现象的剧烈程度远超此前想象。
大爆炸刚结束时，物理学家估计宇宙约17%由"普通"物质构成(即我们、行星、恒星和星系构成的可见物质)，其余83%是暗物质。科学家因此预期在当今可观测宇宙中看到相似比例的普通物质。然而，星系内普通物质的总量加起来仅为宇宙预期值的约十分之一。
长期以来，一种假说认为如果失踪物质确实存在，很可能藏在星系间的广阔空间中。但如果属实，这些失踪物质会极其稀薄地散布于虚空中，极为难以探测。
CHIME/FRB团队开创性地通过研究FRB来搜索失踪物质。FRB于2007年被发现，是极其明亮、仅持续几毫秒的射电波闪，被认为来自宇宙中某些最剧烈的现象。它们从数十亿光年外的遥远星系到达地球，并携带着穿行路径上物质的印记，犹如宇宙版X光扫描。
合著者Haochen Wang说："FRB适合探测失踪物质的原因在于其独特性质。它们起初是极快的闪光，穿行物质时会在时间上展宽。我们可以非常精确地测量这种展宽，它直接正比于FRB经过的失踪物质的数量。"
通过结合加拿大氢强度测绘实验(CHIME)和暗能量光谱仪(DESI)的数据，团队将数千次实测FRB信号的展宽程度与宇宙中数百万星系的位置交叉比对。这使科学家能判断FRB在前往地球途中是被星系内部物质展宽，还是经过星系间空间而被那里的物质展宽。
结果显示，此前未探测到的物质确实位于星系之外，形成广泛散布的云团，延伸范围远超此前预测。合著者Kiyoshi Masui说："一个星系也许跨度为数十万光年，而我们在约400万光年处找到了失踪物质。这比模拟预测远得多。这些测量表明，恒星活动和黑洞活动比预测更强、暴烈得多。"
在验证FRB确实可用于搜寻失踪物质后，团队预期随着CHIME持续探测更多FRB，方法和结果将在未来进一步完善。Masui说："我们第一次把它做成功了，随着数据质量的提升，会把它做得更加精确。"
在这张模拟图像中，气体在星系周围盘旋，并向远处延伸。
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长期以来，一种假说认为如果失踪物质确实存在，很可能藏在星系间的广阔空间中。但如果属实，这些失踪物质会极其稀薄地散布于虚空中，极为难以探测。
CHIME/FRB团队开创性地通过研究FRB来搜索失踪物质。FRB于2007年被发现，是极其明亮、仅持续几毫秒的射电波闪，被认为来自宇宙中某些最剧烈的现象。它们从数十亿光年外的遥远星系到达地球，并携带着穿行路径上物质的印记，犹如宇宙版X光扫描。
合著者Haochen Wang说："FRB适合探测失踪物质的原因在于其独特性质。它们起初是极快的闪光，穿行物质时会在时间上展宽。我们可以非常精确地测量这种展宽，它直接正比于FRB经过的失踪物质的数量。"
通过结合加拿大氢强度测绘实验(CHIME)和暗能量光谱仪(DESI)的数据，团队将数千次实测FRB信号的展宽程度与宇宙中数百万星系的位置交叉比对。这使科学家能判断FRB在前往地球途中是被星系内部物质展宽，还是经过星系间空间而被那里的物质展宽。
结果显示，此前未探测到的物质确实位于星系之外，形成广泛散布的云团，延伸范围远超此前预测。合著者Kiyoshi Masui说："一个星系也许跨度为数十万光年，而我们在约400万光年处找到了失踪物质。这比模拟预测远得多。这些测量表明，恒星活动和黑洞活动比预测更强、暴烈得多。"
在验证FRB确实可用于搜寻失踪物质后，团队预期随着CHIME持续探测更多FRB，方法和结果将在未来进一步完善。Masui说："我们第一次把它做成功了，随着数据质量的提升，会把它做得更加精确。"
在这张模拟图像中，气体在星系周围盘旋，并向远处延伸。
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