宇宙中50%的物质多年来一直失踪。科学家们刚刚发现了它

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Darren Orf

Sat, April 19, 2025 at 3:00 AM GMT+9

专家们刚刚发现了宇宙的缺失的物质。 Lothar Knopp - Getty Images

·尽管我们仍正在寻找暗物质的观测证据，但科学家们一直不能够仅用恒星、行星和其他天体解释宇宙中大约15%的常规物质。

·一项跨世界各地机构由75名科学家进行的新研究提示，这些缺失的物质实际上是星系周围的电离氢气，它比我们想的远更延伸。

·了解这种气体的位置对产生精确的仿真和理解星系的形成和演化是至关重要的。

我们往往认为恒星、行星、小行星和所有其他的天体为构成宇宙的东西。但当你算上所有这些东西——包括10²个太阳恒星左右——它只构成宇宙中所有物质的7%。把这个数字与经常被引用的宇宙的归属到暗物质的大约85%结合，仍然留下相当大部分某些我们还没有发现的东西。

现在一项由来自世界各地的75名科学家共同撰写的新研究声称已经最终解决了这个失踪物质秘密。通过分析700万个星系的图像——由暗能量光谱仪器（DESI）提供，这是一个位于亚利桑那州图森的望远镜——所有都位于地球的80亿光年内，科学家们发现围绕星系的扩散电离氢气体占比我们最初相信可能的物质。在一篇上传到arXiv并等待同行评审发表在《物理研究快报》杂志上的预印本中，该团队解释这种气体可能构成非暗物质物质的15%的缺失部分。

当分析这些数百万个发光的红色星系时研究小组使用宇宙微波背景（CMB）数据——大爆炸后刚刚发射的原始辐射——来测量被电离气体中散射辐射造成的变暗和变亮。这种散射过程被称为苏尼耶夫-泽尔多维奇效应。

来自劳伦斯·伯克利国家实验室该研究的合著者西蒙娜·费拉罗在一份新闻声明中说，“宇宙微波背景辐射是在我们在宇宙中看到的一切的背后中。这是可观测宇宙的边缘，因此你能用它作为一个背光来看气体在哪里” 。

研究小组发现黑洞的中心比最初想的更活跃，这造成星系周围的电离气体比最初相信的远更扩散、更远。事实上，该研究小组的估计提示这种气体距离星系中心的延伸是之前估计的5倍更远。天文学家以前相信超大质量黑洞在星系形成期间是最为活跃（因此被归类为活跃星系核或AGN），但这一新数据提示它们在它们生命周期的其他期间可能是活跃的。

研究作者加州大学伯克利分校博士后研究员博里亚娜在一份新闻声明中说，“我们不理解的一个问题是关于活跃星系核，假设之一是它们偶尔的在叫一个占空比中开关”。

星系形成和演化的新模型和仿真在他们的计算中将从包括这一缺失的宇宙学拼图受益。由于低估被黑洞排出的这个气体，天文学家可能已经错过一些围绕暗物质理论（比如气体跟随暗物质的想法）和宇宙的“块性”的探究。

费拉罗说，“知道气体在哪里已经变成试图出自当前和未来的勘察得到宇宙学最严重的限制因素之一。我们已经有点击中这个壁，这是解决这些问题的正确时机。一旦你知道了气体在哪里，你能问，‘宇宙学问题的后果是什么？’”