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星系间的氢云

我们可以看到、摸到和闻到的所有物质都由原子或分子组成。宇宙中的可见物质也是如此,但要在宇宙其他地方找到这些原子或分子是非常困难的。几十年来,科学家一直试图绘制出宇宙中所有可见物质的分布情况。根据天文学家构建的计算模型,目前可观测的约2000亿个星系中的可见物质大约占宇宙可见物质总量的14%。然而,自1997年以来,其中大约有50%的可见物质一直没有被观测到。

所以,天文学家猜测,这些没有被观测到的物质藏在那些稀薄的氢气云中,而这些氢气云存在于星系之间的宇宙空间中,无法用望远镜观测到。而且,氢气云有着极高的温度,会使氢原子分裂原子核中的质子和核外的自由电子共同组成了等离子体。分裂的原子不再吸收或发射任何光,这使氢原子变得不可见。但自由飞行的电子仍会影响穿过氢气云的光。当光波穿过等离子体时,会受自由电子的影响而发生折射。

了解这一机制后,美国和澳大利亚的科学家分析了快速射电暴。这是一种神秘的宇宙电波,持续时间仅为几毫秒,但能发出极高的亮度,释放极多的能量----射电暴在这么短的时间内释放的能量与太阳在80年内释放的能量相当。天文学家还不太确定这种快速射电暴的来源,但就目前的研究来看,它们可能来自具有极强磁场的中子星----磁星。

科学家通过位于澳大利亚的36架射电望远镜一澳大利亚平方千米阵列射电望远镜( ASKAP),终于观察到了这种以无线电波形式到达地球的高能爆发。波长越长的无线电波越容易被氢云里的自由电子折射,因此到达地球所需的时间越久,这种延迟取决于无线电波波长的长短以及爆发点的位置。

利用这一知识,再结合望远镜的观测数据,科学家终于计算出了电波穿过的氢云的质量。计算结果令人兴奋,它揭开了自1997年以来一直困扰科学家的团。

文章采集自《奇点科学》杂志  2021.03期  p30

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