科学家刚刚发现宇宙中多年来一直失踪50%的物质

尽管我们仍在寻找暗物质的观测证据，但科学家发现，仅靠恒星、行星及其他天体，仍无法解释宇宙中约 15% 的普通物质 —— 这部分物质的去向一直是未解之谜。

一项由全球多机构 75 位科学家联合开展的新研究表明，这些 “失踪的物质” 实际上是环绕在星系周围的电离氢气，其延伸范围远超我们此前的认知。

弄清这些气体的分布位置，对于构建精准的宇宙模拟模型、理解星系的形成与演化至关重要。我们通常认为，恒星、行星、小行星及其他所有天体构成了宇宙的全部物质。但即便把这些物质（包括约 10 的 24 次方颗恒星）全部算进去，它们也仅占宇宙总物质的约 7%。再加上人们常说的约 85% 的暗物质，仍有相当大一部分物质尚未被我们发现。

如今，这项由全球多机构 75 位科学家共同署名的新研究，声称终于解开了这一 “失踪物质之谜”。通过分析位于亚利桑那州图森市的暗能量光谱仪（DESI）提供的 700 万个星系图像（这些星系均位于地球 80 亿光年范围内），科学家发现，环绕在星系周围的弥漫电离氢气云，其包含的物质总量远超我们最初的预期。研究团队解释称，这些气体很可能就是那 15% 非暗物质中 “失踪的部分”。

在分析这数百万个亮红星系时，团队利用了宇宙微波背景（CMB）数据 —— 即大爆炸后不久释放的原始辐射 —— 来测量电离气体中辐射散射造成的亮度变暗与变亮现象。这一散射过程被称为 “苏尼亚耶夫 - 泽尔多维奇效应”。

“宇宙微波背景是我们观测宇宙万物时的‘背景幕布’，它代表了可观测宇宙的边缘，” 该研究的合著者、劳伦斯伯克利国家实验室的西蒙娜・费拉罗（Simone Ferraro）在新闻声明中表示，“因此，我们可以将其用作‘背光’，来定位气体的分布位置。”

研究团队发现，黑洞中心的活动强度远超此前认知，这导致星系周围的电离气体比预想中更加弥散、延伸范围也更远。事实上，团队的估算显示，这些气体从星系中心向外延伸的距离，是此前估算值的 5 倍。天文学家此前认为，超大质量黑洞在星系形成阶段最为活跃（因此被归类为 “活动星系核”，即 AGN），但新数据表明，它们在生命周期的其他阶段也可能处于活跃状态。

“活动星系核（AGN）存在一个我们尚未解开的谜团，其中一种假设是，它们会在所谓的‘活动周期’中偶尔开启或关闭，” 该研究的合著者、加州大学伯克利分校博士后研究员博里亚娜・哈季 yska（Boryana Hadzhiyska）在新闻声明中说道。

将这一宇宙谜题的新发现纳入计算后，新的星系形成与演化模型及模拟研究将从中受益。此前，天文学家低估了黑洞驱逐气体的规模，这可能导致他们在有关暗物质的部分理论（例如 “气体跟随暗物质分布” 的观点）以及宇宙 “成团性” 的研究中，错失了关键见解。

“弄清气体的分布位置，已成为当前及未来宇宙学观测研究中最主要的限制因素之一。我们似乎遇到了瓶颈，而现在正是解决这些问题的关键时刻，” 费拉罗表示，“一旦知道了气体的位置，我们就能进一步探究‘这对宇宙学相关问题有何影响？