【博科園-科學科普】幾十年來，科學家們所使用主要的宇宙模型都是基于這個理論,，即除了暗能量,?！罢！被颉鞍l(fā)光”物質,，我們可以看到——宇宙也包含大量的隱形質量,。“暗物質”占宇宙質量的大約26.8%,，而正常物質只占4.9%,。

宇宙中最大的結構，圖片：NASA, ESA, and E. Hallman (University of Colorado, Boulder)

盡管對暗物質的研究正在進行中,，而且還沒有找到直接證據(jù),，但科學家們也已經意識到，宇宙中大約90%的正常物質仍未被發(fā)現(xiàn),。根據(jù)最近發(fā)表的兩項新研究，這些正常物質——包括連接星系的熱的,、彌漫的氣體的細絲——可能最終被發(fā)現(xiàn),。

在皇家天文學會每月的報告中，第一個題為“尋找熱/熱氣體絲的SDSS發(fā)光的紅色星系”的研究,。這項研究由英屬哥倫比亞大學的博士研究生Hideki Tanimura領導,，包括加拿大高級研究所(CIFAR)、利物浦約翰摩爾大學(John Moores University)和夸祖魯-納塔爾大學(University of kwazulu - natal)的研究人員,。

由ESA的普朗克任務獲得的全天空數(shù)據(jù)顯示了不同的波,。圖片：ESA

第二項研究標題為“太陽耀光-澤爾多維奇效應揭示的宇宙網絡中失蹤的重子”。這個團隊由愛丁堡大學的研究人員組成,，是愛丁堡皇家天文臺天文學研究所的本科生Anna de Graaff,。這兩個團隊彼此獨立地工作，解決了宇宙中缺失的問題,。

在宇宙學模擬的基礎上最主要的理論是宇宙中未被發(fā)現(xiàn)的正常物質包括由質子,、中子和電子組成的，在星系之間漂浮的物質,。這些地區(qū)被稱為“宇宙網”,低密度氣體存在于105 - 107 K的溫度(-168到-166°C;-270到266°F),。

為了研究，兩隊都咨詢了普朗克合作的數(shù)據(jù),，這是由歐洲航天局(European Space Agency)維護的,，包括所有參與普朗克任務的人(ESA)。這是在2015年提出的,，它被用來通過測量sunyaev - zeldovich(SZ)效應的影響來創(chuàng)建一個宇宙熱圖,。

這種效應指的是在宇宙微波背景下的光譜失真，在那里光子被電離的氣體散射在星系和更大的結構中,。在研究宇宙的任務中,，普朗克衛(wèi)星測量了CMB光子的光譜失真,，靈敏度很高，由此產生的熱圖已經被用來繪制宇宙的大規(guī)模結構,。

整個星系的IR圖顯示了布滿星星和塵埃的星系的平面,，圖片：SDSS

然而在當時星系之間的絲狀物似乎太微弱了，科學家無法進行檢驗,。為了解決這一問題,，兩組研究了來自北和南CMASS星系目錄的數(shù)據(jù)，這是由斯隆數(shù)字天空測量(SDSS)的第12個數(shù)據(jù)發(fā)布所產生的,。從這個數(shù)據(jù)集中選擇了成對的星系并聚焦于它們之間的空間,。

然后將普朗克獲得的熱數(shù)據(jù)疊加在彼此之上，以加強由星系間的SZ效應所引起的信號,。SDSS星系的調查給出了宇宙大尺度結構的形狀,。普朗克觀測提供了一幅全天空的氣體壓力圖，它的靈敏度更高,。我們結合這些數(shù)據(jù)來探測宇宙網絡中的低密度氣體,。

雖然Tanimura和他的團隊從26萬對星系群中收集數(shù)據(jù)，但de Graaff和她的團隊將數(shù)據(jù)從100多萬組中收集了出來,。最后兩隊提出了強有力的氣體纖維的證據(jù),，盡管他們的測量有所不同。而Tanimura的研究小組發(fā)現(xiàn),，這些細絲的密度大約是周圍空隙的三倍,，de Graaf和她的團隊發(fā)現(xiàn)它們的密度是平均密度的六倍。

Hideki說我們通過疊加法探測宇宙網絡中的低密度氣體,，另一個團隊使用了幾乎相同的方法,。結果非常相似，主要的區(qū)別在于正在探索一個附近的宇宙,，另一方面,，他們正在探索一個相對更遠的宇宙。

圖顯示了宇宙的演化,，從左邊的大爆炸到現(xiàn)代的右邊,，圖片：NASA

特別有趣的是它暗示隨著時間的推移，宇宙網絡中的重子物質變得不那么稠密了,。在這兩種結果之間,，研究占了宇宙總重粒子含量的15 - 30%。盡管這意味著宇宙中大量的重粒子物質仍有待發(fā)現(xiàn),，但它仍然是一個令人印象深刻的發(fā)現(xiàn),。

研究結果不僅支持了當前宇宙的宇宙模型(Lambda CDM模型)，而且還有所超越了：我們宇宙中的細節(jié)仍然是個謎,，結果揭示了宇宙的更精確的圖景,。當人們出海開始制作一幅我們的地球地圖時,，當時大多數(shù)人都沒有使用它，但我們現(xiàn)在使用世界地圖去國外旅行,。以同樣的方式,，整個宇宙的地圖可能沒有價值，因為我們沒有技術可以走到很遠的地方,。然而500年后,，這可能是有價值的，我們正處于繪制整個宇宙地圖的第一階段,。

它也為未來的Comsic網絡研究提供了機會,，這無疑將會受益于諸如James Webb望遠鏡、Atacama宇宙學望遠鏡和Q / U成像實驗(QUIET)等下一代儀器的部署,。幸運的是將能夠發(fā)現(xiàn)剩下的消失事件,。那么也許我們終于可以在所有看不見的物體上歸零了！

參考：MNRAS,，arXiv,，NASA，ESA等