你敢信嗎？大名鼎鼎的銀河系竟然也邁進了“減肥”的行列！

2023年1月，美國科學家在測量某束快速射電暴后發(fā)現(xiàn)，銀河系中的重子物質(zhì)竟低于預測結(jié)果達到百分之四十的地步。

難道，銀河系也不滿自己臃腫的身材，一直在悄悄的減肥么？

重子物質(zhì)

更令人意外的是，光是甩掉這些重子物質(zhì)，銀河系就能完成“減肥”的事業(yè)。

看來，這看似普通的重子物質(zhì)一點都不普通。

“普通物質(zhì)”不普通

在現(xiàn)代物理學中，重子因其有著強烈的相互作用而在眾多物質(zhì)中一枝獨秀。

只要有重子物質(zhì)的存在，人們就能瞧見各類物質(zhì)在宇宙舞臺上上演的好戲。

可有趣的是，如此優(yōu)秀的“重子”竟然不是一個簡單名詞，而是一個復合詞匯。

這也是說，在提及“重子”這一說法的時候，并沒有明確的指代物質(zhì)。

一般來說，宇宙中最為常見的重子物質(zhì)是質(zhì)子和中子。

乍一聽，這兩種物質(zhì)都好像有點陌生。這是因為在普通人的生活，接觸二者的合體——核子——的機會更多一些。

令人聞風喪膽的“原子核”也是這兩種物質(zhì)的合體。

除此之外，另一重子物質(zhì)——超子也于近年為科學家們所發(fā)現(xiàn)。

盡管重子物質(zhì)在宇宙間如此常見，但科學家們遵從的并不是“物以稀為貴”的邏輯進行的科學研究。

相反，他們關(guān)注到了這一常見物質(zhì)對整個宇宙的重大作用。

簡單來說，在大爆炸理論中，科學家們認為整個宇宙誕生之初，只存在著兩類物質(zhì)。

一類是重子物質(zhì)，一類是非重子物質(zhì)。

像光子這類物質(zhì)就不是重子物質(zhì)，而屬于非重子物質(zhì)。

這么一看，似乎重子物質(zhì)也沒有在宇宙間一家獨大，畢竟還有非重子物質(zhì)與之平分天下。

可有趣的是，非重子物質(zhì)這一說法是從其質(zhì)量上來定義的。倘若追溯非重子物質(zhì)的起源的話，那么人們便可以清晰地看見：重子物質(zhì)參與了非重子物質(zhì)的形成。

換言之，非重子物質(zhì)盡管與重子物質(zhì)存在著質(zhì)的差異，但它總歸與后者脫不開關(guān)系。

這倒不能怪非重子物質(zhì)一定要蹭重子物質(zhì)的熱度，而是宇宙的設(shè)定便是如此。

宇宙物質(zhì)成分

根據(jù)大爆炸的理論設(shè)定，整個宇宙在誕生之初是非常均勻的。

這也是說，不論什么物質(zhì)存在于宇宙間，它與其反物質(zhì)的比重都是均衡的，包括中子和質(zhì)子之間的比例也是1:1的。

但就在爆炸后的第一秒內(nèi)，這種均衡狀態(tài)被打破了。

原因很簡單，爆炸一結(jié)束，整個宇宙的溫度就發(fā)生了極大變化。這一變化又導致中子的反應速度變緩，跟不上質(zhì)子的反應。

如此一來，二者原本比例的平衡被打破。

質(zhì)子占據(jù)上風后，又促使二者的合成方向往有利于自身的方面發(fā)展，質(zhì)子不斷地“吞噬”中子，最終生成了早期宇宙的重要物質(zhì)——氫、氦-4。

氫、氦-4生成結(jié)束后，質(zhì)子也因為無法多余的中子都被消耗完了，無法促發(fā)其他化學反應，因而與僅剩的“獨苗”中子一道進入了凍結(jié)狀態(tài)。

沒錯，現(xiàn)在所說的正是元素周期表上位居第一和第二的物質(zhì)，千萬別以為它們只是尋常的化學元素。

要知道，氫、氦和鋰可是整個宇宙間自然生成的元素，沒有之一。其他的元素都是經(jīng)由恒星爆炸、輻射等外力干擾下才出現(xiàn)的。

氫的作用不言而喻。隨機在宇宙間找種物質(zhì)觀測一下，人們就能發(fā)現(xiàn)其中含有氫元素。

氦的功能不大為人所知，這是因為它在地球上隱藏了太久。

1868年，法國天文學家在觀測日蝕現(xiàn)象的時候，意外地發(fā)現(xiàn)了氦元素。

重子物質(zhì)

最神奇的是，這種當時還未在地球上被發(fā)現(xiàn)的元素，竟然在整個宇宙中是二把手的位置：其含量是除氫之外的元素總和的4倍。

莫非地球竟然是它的漏網(wǎng)之魚？

當然不是，三十年后，科學家們終于在地球上發(fā)現(xiàn)了氦，這才證明地球也是宇宙的“親兒子”。

看到這，重子物質(zhì)的意義其實凸顯得已經(jīng)很明白了。

倘若沒有重子物質(zhì)的參與，像氫、氦這類的天然元素根本沒有機會在大爆炸后產(chǎn)生，更別提宇宙會有多么燦爛的后續(xù)或未來了。

換言之，正是由于重子物質(zhì)在大爆炸后充分燃燒了自己，其所散發(fā)出來的光和熱才能夠久久不滅，成為照亮黑暗宇宙間的一束光，維持著基本的平衡。

宇宙中唯一的可見物質(zhì)似乎消失了！

2021年，世界科學家們聚集北京，為的就是找到那失蹤的可見物質(zhì)：重子。

明明在大爆炸的理論模型之中，重子物質(zhì)才是宇宙的頂流。

可偏偏，拿著大型光學望遠鏡的科學家們在宇宙間四處張望所找到的重子物質(zhì)也不過是理論模型中的一半。

更過分的是，如今連銀河系也悄咪咪地加入到了“減重”的隊伍中。

那么，這些被甩掉的重子物質(zhì)，究竟跑哪去了呢？

消失的重子

根據(jù)科學家們的發(fā)現(xiàn)，在大爆炸發(fā)生后的38億年，宇宙間還存在著相當數(shù)量的重子物質(zhì)。

可隨著人類科技的進一步發(fā)達，科學家們能發(fā)現(xiàn)的重子物質(zhì)就越來越少。

如今，更是連家門口的重子物質(zhì)都沒有守住，不知所蹤。

按常理來說，宇宙間的物質(zhì)漲落此起彼伏是再正常不過的事情。畢竟，在漫長的歲月中，沒有任何物質(zhì)能夠熬得住時間的摧殘。

宇宙微波背景

但問題就在于，如果連重子物質(zhì)都能消失，那么整個宇宙秩序早已失去了失去平衡，變得混亂不堪。

而現(xiàn)在，雖然重子物質(zhì)不再“可見”，但宇宙卻還在有序地運轉(zhuǎn)著。

這也就意味著，重子并沒有消失，而是隱藏了起來。

那么，重子的隱藏地又會是什么地方呢？

科學家基于不同的理論猜想，開展了許多的模擬工作。

由于基于不同的假設(shè)，不同模擬實驗的結(jié)果差異很大，但卻都指向了相同的方向：重子物質(zhì)若想存在于宇宙之中又不為人所發(fā)覺，只能是隱藏在星系周圍的低密度的氣體之中。

銀河系外的氣團

探測方向雖然明了，但在過去的科學觀測中，并未發(fā)現(xiàn)此類氣體的存在。

換言之，這種低密度的氣體存在與否也是個問題。

幸運的是，國外的科學家們意外地觀測到了圍繞在銀河系附近的一團熾熱氣團。

起初，科學家們以為這次發(fā)現(xiàn)的又是什么普通氣體，結(jié)果一研究竟然發(fā)現(xiàn)這是一團質(zhì)量驚人的超大氣團。

他們將收集到的數(shù)據(jù)堆疊在一百多萬對的星系數(shù)據(jù)之上，最終確認了超大氣團的真面目。

這股氣團的直徑相當驚人，比銀河系的直徑大了足足三倍。

換言之，要是這股氣團隨時向銀河系發(fā)動攻擊，那么整個銀河系只能束手就擒。

星系際溫熱氣體的模擬

此外，這股氣團不但直徑大，內(nèi)部的物質(zhì)質(zhì)量也是相當?shù)刂兀蟾攀菐装賰|個太陽的質(zhì)量。

這些，還僅僅是氣團的表象。

它的實質(zhì)才令科學家們振奮。

經(jīng)過數(shù)據(jù)比對，科學家們發(fā)現(xiàn)這超大氣團的密度，是普通物質(zhì)的六倍。

而在整個宇宙中，能同時滿足密度低、質(zhì)量大的物質(zhì)只有一種，那就是重子物質(zhì)。

換言之，這些氣團正是消失的重子的藏匿地。

可僅僅發(fā)現(xiàn)了重子的藏匿地就足夠了嗎？

如果不對氣團中的物質(zhì)進行進一步觀測，又如何確定這些氣團就藏匿了所有消失的重子呢？

謎團雖然沒能全部解開，好歹知道了銀河系周圍的氣團之中藏著令科學家們苦思冥想的重子物質(zhì)。

藏匿的地點既然都有了，科學家們還不趕緊向著氣團出發(fā)？

事實遠沒有如此簡單。

氣團的存在雖然已經(jīng)被證實，但它在宇宙圖譜之上也不過是細小的斑點。

要深入探測其中重子物質(zhì)的含量，是一件相當?shù)钠D難的事情，但也不是毫無辦法。

這個辦法，就是等待“神跡”的到來。

測量方式

所謂的“神跡”，不是上帝創(chuàng)造的產(chǎn)物，而是快速射電暴的遺跡。

近年來，隨著天文儀器的精細化、專業(yè)化，一種神秘的現(xiàn)象也為人們所熟知。

這正是快速射電暴。

快速射電暴的出現(xiàn)時機，是極為偶然、毫無征兆的。

自從科學家于2014年觀測到第一束射電暴案例之后，數(shù)十年內(nèi)在全球范圍內(nèi)也才觀測到十幾例的射電暴現(xiàn)象。

大型望遠鏡

盡管如此，科學家們還是孜孜不倦地尋找著它的存在。

因為，這種現(xiàn)象稀有又難得。

快速射電暴難得的地方在于，它內(nèi)部的組成成分雖然很簡單，但容易受到其他物質(zhì)的干擾。

因此，只需要對其數(shù)據(jù)做基本的分析，就能知道這束射電暴經(jīng)過了什么地方以及此地的基本狀況。

2023年，美國加州境內(nèi)的六十三個天線探測到了射電暴的存在。

這一束射電暴剛一穿過銀河系外的氣團，就被科學家們捕捉到了其存在。

因其與銀河系的特殊關(guān)系，這束射電暴也引起了各國科學家的注意。

重子結(jié)構(gòu)

人們猜想，或許這束射電暴能夠解決銀河系氣團之中的物質(zhì)問題。

果不其然，在經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)測量、分析工作之后，加州科學家維克拉姆終于得出了結(jié)論：“在銀河系的氣團之中，重子物質(zhì)只占據(jù)了百分之九點六的比例，不足百分之十?！?/p>

就人類目前對宇宙物質(zhì)的了解來看，重子物質(zhì)的占比大概是百分之十六。

這個結(jié)果已經(jīng)遠遠小于大爆炸理論模型中的假設(shè)了。

而現(xiàn)在的觀測數(shù)據(jù)卻清晰地告訴人們，宇宙所丟失的重子物質(zhì)還不夠多，銀河系丟失的重子物質(zhì)更驚人。

換言之，如果說原來的銀河系是個“大胖子”，那么現(xiàn)在的銀河系就是在瘋狂減重的道路上一去不復返。

對于普通人來說，減肥或許能帶來不少好處。

但對于銀河系來說，質(zhì)量過輕的話顯然無法保證現(xiàn)有天體秩序的正常運轉(zhuǎn)。

更恐怖的事情還在于，沒人知道銀河系是在什么時候開始“減肥”的以及是如何被迫走上“減肥”道路的。

維克拉姆猜想，可能早年的銀河系無法擺脫恒星的強風，不得已甩掉物質(zhì)以保證自身安全。

但這一猜想究竟正確與否，還要等未來的科學觀測結(jié)果。