一項對天空的新分析，終于證實了宇宙中缺失的一半可見物質的藏身之處。

在星系周圍的空間中，它潛伏著巨大的、看不見的電離氫云。通常，這是不可能看到的，但一個由天文學家和天體物理學家組成的大型國際團隊已經開發出一種技術，可以揭示它在恒星黑暗中的藏身之處。

調查計劃證實，宇宙中失蹤的一半物質呈星系際氫霧的形式，距離星系活動核心的距離比任何人之前想象的都要遠。

加州大學伯克利分校和勞倫斯伯克利國家實驗室的天文學家Boryana Hadzhiyska說：“我們認為，一旦我們遠離銀河系，我們就能恢復所有缺失的氣體。”

“為了更準確，我們必須用模擬進行仔細的分析，這是我們沒有做過的。我們想要謹慎行事。”

正常物質或重子物質約占宇宙物質能量分布的5%；剩下的是暗物質（27%）和暗能量（68%）。暗物質和暗能量完全是另一回事，但失蹤的重子物質之謎是一個困擾科學家幾十年的問題。

問題是，我們根本不知道其中很大一部分在哪里。氫構成了宇宙中90%的原子，73%的質量；所以缺失的重子物質中有很大一部分是氫。科學家估計，我們已經把宇宙中超過50%的氫放錯了地方。

太空中的氫可以被輻射電離，使其發出微弱的光芒，但在星系之間的空間，氣體太分散，光芒太微弱，因此不容易被探測到。

但尋找看不見的氫云的方法不止一種。一種越來越受歡迎的方法是觀察它背后的光的變化 —— 宇宙微波背景，宇宙中彌漫著的“第一束光”的化石。

“宇宙微波背景是我們在宇宙中看到的一切的背后。它是可觀測宇宙的邊緣，”勞倫斯伯克利國家實驗室的宇宙學家西蒙·費拉羅說。“所以你可以用它作為背光來看到氣體在哪里。”

當這種光穿過由電離氫組成的彌漫云時，它會隨著氣體中電子的散射而變亮或變暗。這被稱為運動蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應（Sunyaev-Zel'dovich）。正如你可能想象的那樣，宇宙微波背景非常微弱，也很難看到。

所以，解決方法就是堆疊。你把一堆觀察結果堆疊在一起來強調非常非常微弱的特征。研究人員對銀河系80億光年半徑內的100多萬個發光的紅色星系進行了這項研究。

他們的結果表明，環繞在這些星系周圍的氫暈比我們想象的要大得多。它還提供了一種誘人的可能性，即這些光環比這次調查所能探測到的要大得多。

費拉羅說：“測量結果與發現所有的氣體是一致的。”

然而，正如天文學中常見的那樣，這一發現也提出了新的問題。氫暈是由落在它上面的星系外部氣體和星系中心超大質量黑洞的活躍階段提供的。

當黑洞以高速度吞噬時，它的磁場會發射出巨大的物質射流，這些物質可以噴射到數百萬光年外的星系間空間，強大的風向四面八方吹向外，將星系內的任何氣體都推到一起，從而減少了恒星的形成（因為恒星是由氣體形成的）。

比預期更大的光暈的發現表明，黑洞的活動可能是斷斷續續的，時而開啟時而關閉。這與其他關于黑洞的有趣觀察結果是一致的，這些黑洞似乎處于休眠狀態，突然煥發出生命。這是與我們的星系演化模型相關的信息。

這只是謎團的一部分。對宇宙中失蹤重子進行的其他嘗試表明，其中一些重子與暗物質的細絲緊密相連，而暗物質形成了宇宙網，將遙遠的星系連接在一起。該團隊的工作為天文學家提供了一種尋找氫的新方法；現在他們只需要把這些碎片拼在一起。

他們在論文中寫道：“這項工作為一條令人興奮的新研究領域打開了大門。”

“了解氣體和暗物質之間的聯系不僅有助于未來的宇宙學分析，還有助于我們了解星系的形成和演化。這篇論文為在大型宇宙調查時代解開宇宙氣體復雜性的越來越多的工作增加了一個重要的部分。”

該研究已提交給《物理評論快報》，并可在arXiv上獲得。

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