摘要：在浩瀚无垠的宇宙中，隐藏着无数令人费解的谜题，其中，普通物质的 “失踪” 问题长期以来一直困扰着科学界。宇宙中的物质构成宛如一个神秘的拼图，绝大多数物质是 “暗” 的，这些暗物质完全不可见，仅能通过引力效应被间接探测，它们约占宇宙总质量的 85%。而普通物质，
在浩瀚无垠的宇宙中，隐藏着无数令人费解的谜题，其中，普通物质的 “失踪” 问题长期以来一直困扰着科学界。宇宙中的物质构成宛如一个神秘的拼图，绝大多数物质是 “暗” 的，这些暗物质完全不可见，仅能通过引力效应被间接探测，它们约占宇宙总质量的 85%。而普通物质，或者说重子物质（主要由质子构成），仅占约 15%。与暗物质不同，理论上普通物质会发出不同波长的光，可被望远镜观测到。然而，当天文学家们细致地将所能看到、测量到的普通物质全部加总时，却惊愕地发现，竟有一半的普通物质不知所踪，如同人间蒸发一般。这一谜题宛如一朵巨大的乌云，笼罩在天文学研究的天空之上，令无数科学家为之绞尽脑汁。
如今，这一长期悬而未决的谜题终于迎来了重大突破的曙光。来自多个国家的天文学家组成的研究团队，借助一种极端神秘的天文现象 —— 快速射电暴（FRB），首次对宇宙网中普通物质的分布展开了详细测量，并取得了震撼学界的成果：超过四分之三的普通物质实际上隐藏在星系之间的稀薄气体之中。这一具有里程碑意义的研究成果，已发表于近期的《自然・天文》杂志，犹如一颗重磅炸弹，在天文学界激起千层浪。
在过去漫长的探索岁月里，科学家们并非毫无头绪。通过 X 射线发射以及对遥远类星体进行紫外线观测，他们推测这些失踪的物质或许以稀薄、温热的气体形态存在于星系之间。然而，理想很丰满，现实却很骨感。由于这些气体过于稀薄，大多数望远镜几乎无法直接观测到它们的踪迹。科学家们只能凭借有限的手段估算其大致数量和分布情况，但想要进一步确认，却困难重重，犹如在黑暗中摸索前行，始终难以找到那盏照亮真相的明灯。
直到快速射电暴的出现，情况终于迎来了转机。快速射电暴是一种来自遥远星系的明亮而短暂的射电脉冲，宛如宇宙深处传来的神秘信号。近年来，科学家们惊喜地发现，FRB 可以作为测量宇宙中重子物质总量的有力工具，仿佛在黑暗中找到了一把开启神秘之门的钥匙。目前，天文学家探测到的 FRB 事件已经超过 1000 个，然而，仅有约 100 个被精确定位到具体宿主星系。而此次具有突破性的新研究，正是基于其中的 69 个已定位的 FRB 事件展开的。
在研究团队深入分析的这 69 个 FRB 事件里，距离地球最近的是来自 1174 万光年外 M81 星系中的 FRB 20200120E，而最远的则是距离地球高达 91 亿光年的 FRB 20230521B，它也是迄今记录中最遥远的 FRB。研究人员聚焦于其中 3 个具有代表性的 FRB 事件 ——FRB 20221219A、FRB 20231220A 和 FRB 20240123A。当这些射电信号从遥远的宇宙深处出发，穿越重重宇宙空间，一路向地球传播时，它们会如同穿越迷雾的行者，受到沿途物质的影响。在这个过程中，一个奇妙的现象发生了：红色的长波长光比蓝色的短波长光传播得更慢。就如同在泥泞的道路上，大车比小车行驶得更艰难。通过精确测量这种延迟，天文学家们就如同拥有了一把神奇的 “秤”，能够精准推断出光路上穿越了多少物质，从而 “称重” 这些原本不可见的气体。
研究的第一作者 Liam Connor 形象地比喻道：“FRB 就像宇宙中的手电筒，它们照亮了星系际介质的迷雾。即便这些气体极其微弱，我们也能通过信号的减速情况，准确‘称出’它们的质量。” 借助 FRB 这一宇宙中的 “指路明灯”，研究人员逐步揭开了普通物质分布的神秘面纱。他们发现，约 76% 的重子物质位于星系际介质中；约 15% 存在于星系晕中；而剩下的部分则集中在星系内，或是以恒星的形式存在，或是隐匿于冷星系气体之中。这一分布情况与高精度宇宙学模拟的预测高度一致，然而，直到此刻，才终于得到了观测的有力证实。
通过 FRB，天文学家们获得了一种前所未有的方式来 “看见” 那些原本隐藏在宇宙网中的普通物质。这一突破意义非凡，不仅成功解决了 “失踪的重子” 这一长期悬而未决的谜题，为天文学研究填补了关键的空白，更为我们理解宇宙结构与星系形成提供了至关重要的线索。它让我们对宇宙的物质构成和演化有了更深刻、更准确的认识，仿佛为我们打开了一扇通往宇宙奥秘深处的新大门。
此外，这些重大发现也充分展示了 FRB 作为宇宙探针的巨大潜力。例如，它或许还能助力科学家确定中微子的质量。中微子，这种极轻的亚原子粒子，其质量大小一直是科学界关注的焦点，因为它或许能揭示超越粒子物理标准模型的新物理现象。如果能够借助 FRB 成功确定中微子的质量，无疑将极大推动物理学的发展，开启一个全新的研究领域。
而这，仅仅只是一个辉煌的开端。研究人员满怀期待地预计，随着下一代射电望远镜的启用，未来每年将可探测并定位多达上万个 FRB。这将极大提升我们对普通物质的追踪能力，如同为我们配备了更强大的 “搜索雷达”。届时，我们将能够以前所未有的细节，绘制出宇宙网的真实面貌，更深入地了解宇宙的物质分布、结构形成以及演化历程。这不仅将为天文学研究带来一场新的革命，也将让人类对宇宙的认知提升到一个全新的高度，引领我们在探索宇宙奥秘的道路上迈出更加坚实、更加有力的步伐。
来源：人工智能学家