宇宙快速无线电爆炸发现了宇宙的“遗漏物质” –解决了数十年之久的谜团

FRB离开它的宿主星系，成为一束明亮的无线电波。

天文学家已经使用神秘的快速无线电脉冲来解决“遗失物”的数十年之谜，人们一直预计该遗物存在于宇宙中，但直到现在仍未被发现。

研究人员现已在恒星和星系之间的广阔空间中发现了所有缺失的“正常”物质，正如今天（2020年5月27日）在《自然》杂志上所详述的那样。

天文学家已经使用一个神秘的快速无线电爆发（FRB）网络来探测宇宙中一半的正常物质，直到现在仍不见了。

主要作者，国际射电天文学研究中心（ICRAR）科廷大学分校的Jean-Pierre Macquart副教授说，近三十年来，天文学家一直在寻找这种失踪的物质。

FRB从其宿主星系传播到地球。

他说：“从大爆炸的测量中我们知道，宇宙之初有多少物质。”

“但是当我们观察当前的宇宙时，我们找不到应该存在的一半。有点尴尬。”

他说：“星际空间非常稀疏。”“丢失的物质仅相当于一个普通办公室大小的房间中的一个或两个原子。”

“因此，使用传统技术和望远镜很难发现这一问题。”

当穿越完全空旷的空间时，FRB的所有波长都以相同的速度传播，但是当穿越丢失的物质时，某些波长会变慢。

研究人员能够使用称为快速无线电脉冲的现象直接检测到丢失的物质，这种现象是来自天空中随机方向的短暂能量闪烁，持续时间仅几毫秒。

科学家们尚不知道是什么原因造成的，但是它必须包含令人难以置信的能量，相当于太阳在80年内释放的能量。由于天文学家不知道何时何地寻找它们，因此很难检测到它们。

CSIRO的ASKAP可测量FRB波长之间的延迟，从而使天文学家能够计算出丢失物质的密度。

麦夸特副教授说，研究小组通过使用快速无线电脉冲作为“宇宙称重站”来检测到丢失的物质。

他说：“快速无线电脉冲的辐射被丢失的物质散布开，就像您看到阳光在棱镜中分开一样。”

他说：“我们现在已经能够测量到足够快的无线电脉冲串的距离，从而确定宇宙的密度。”“我们只需要六个就能找到这个遗漏的问题。”

缺失物质的密度是使用FRB距地球的距离和FRB波长之间的延迟来计算的。

在这种情况下，缺失的物质是重子或“正常”物质，例如构成恒星，行星以及您和我的质子和中子。

它与暗物质不同，后者仍然难以捉摸，约占宇宙总物质的85％。

加州大学圣克鲁斯分校的合著者J. Xavier Prochaska教授说，我们用最大的望远镜搜索这个遗失物已有20多年了，但未成功。

FRBs网络用于测量丢失物质的密度。

他说：“快速无线电爆发的发现及其在遥远星系中的定位是解决这一谜团所需的关键突破。”

斯威本科技大学的另一位合著者瑞安·香农（Ryan Shannon）副教授说，关键是使用的望远镜是CSIRO的澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）射电望远镜。

他说：“ ASKAP的视野很广，大约是满月大小的60倍，并且可以高分辨率拍摄。这意味着我们可以相对容易地捕捉到这些爆发，然后将其定位到它们的宿主上。星系具有难以置信的精确度。”

澳大利亚国家科学机构CSIRO的基思·班尼斯特（Keith Bannister）博士说：“当爆炸到达望远镜时，它会在不到一秒钟的时间内记录实况重播。”

他说：“这使精确度可以确定快速无线电脉冲串在200m外的人发宽度上的位置。”

CSIRO的ASKAP望远镜继续探测新的FRB，将这些神秘物体添加到目录中。

麦夸特副教授说，研究小组还确定了快速无线电脉冲串的距离与脉冲串在宇宙中传播的扩散方式之间的关系。

他说：“我们发现了与哈勃-勒迈特定律相对应的星系，仅适用于快速的无线电脉冲爆发。”

“哈勃-勒迈特定律说，银河离我们越远，它离我们越快，它就支撑了宇宙距离内所有星系的测量。”

哈勃太空望远镜（FRB）主星系的哈勃太空望远镜影像，并以红色标记了哈勃太空望远镜的位置。该FRB是用于查找失物的网络之一。

该研究中使用的快速无线电脉冲是通过ASKAP发现的，该卫星位于澳大利亚西部内陆的Murchison射电天文台。参与发现的国际团队包括来自澳大利亚，美国和智利的天文学家。

ASKAP是未来平方公里阵列（SKA）望远镜的前身。

SKA可以观测到大量的快速无线电脉冲，使天文学家有更大的能力研究宇宙中以前不可见的结构。

参考：J.-P.的“局部快速无线电爆发完成了宇宙的重子普查”。麦夸特，JX Prochaska，M.McQuinn，KW Bannister，S.Bhandari，CK Day，AT Deller，RD Ekers，CW James，L.Marnoch，S.Osłowski，C.Phillips，SD Ryder，DR Scott，RM Shannon和N特约斯（Tejos），2020年5月28日，自然，DOI：
10.1038 / s41586-020-2300-2