作者:Juna A. Kollmeier 来源:《天体物理学杂志快报》 发布时间:2014-8-25 17:12:41
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宇宙“账本”出现巨大紫外线“缺口”

    计算机模拟的星系间氢气,显示“昏暗宇宙”(左)和“明亮宇宙”(右)两种情况:明亮宇宙所需的高能光子(用于分解中性氢原子)是昏暗宇宙的5倍。哈勃太空望远镜观察到的氢原子吸收情况与右图吻合;但用已知的紫外光源,产生了左图昏暗得多的结构,与观察有巨大偏差。

宇宙中可能出了什么差错。在天文学家对宇宙“账本”的“预算”中,出现了巨大的紫外线“赤字”。一个来自美国多家大学的天文研究小组最新研究发现,目前已知的星系群和类星体发出的光,远远不够解释观察到的星系间氢气,“缺口”达到400%。相关论文发表在最近的《天体物理学杂志快报》上。

星系之间相隔遥远,连接星系间巨大空间的是氢气和氦气,高能紫外线光子能把中性的氢气分解为带电离子,也叫电离光子。而紫外线的来源有两个:类星体和最热的年轻恒星。因此星系间氢气可作为一种精确的“计光器”。

研究人员对哈勃太空望远镜观察的宇宙初始光谱进行了分析,并把分析结果和超级计算机模拟的星系间气体进行了对比。据物理学家组织网7月8日报道,观察表明,年轻恒星发出的电离光子几乎总会被它们自己的热星系吸收,所以几乎不可能逃出来“破坏”星系之间的氢气。已知类星体的数量也远远不够产生所需要的电离光子。

奇怪的是,这种误差只出现在附近宇宙,是我们相对更加了解的部分。“模型与早期宇宙的数据吻合得非常漂亮,如果真有多出来的光,它与近期宇宙的数据也能吻合得非常漂亮。”论文合著者、科罗拉多大学的本·奥本海默说,“也可能模型没有反映出真实情况,但这本身令人惊讶,因为星系间氢气是我们自认为最了解的宇宙成分。”

“要么我们统计的来自星系和类星体的光远远不够,要么还有其他尚未发现的大的电离光子辐射源。”论文第一作者、卡内基科学研究院的朱娜·柯梅尔说,他们正在呼吁寻找这些“失踪”光子。这也让天文学家们陷入危机,怎么才能把这一切理顺了。

“最让人兴奋的可能是,失踪光子来自某个外来新光源,不是星系,也不是类星体。”论文合著者、马萨诸塞大学阿默斯特分校的尼尔·卡茨说。比如神秘暗物质,它们把星系结合在一起,但从没人直接看见过暗物质。可能暗物质会衰变,发出了这些多出来的光。“当你开始认真考虑暗物质衰变时,你知道这是一场危机!”

“约400%的差异!这么大的事让你知道确实有什么地方弄错了,我们还不能确定到底哪错了。”论文合著者、俄亥俄州立大学大卫·温伯格说,“但至少我们知道一件事,我们对目前宇宙的认知并不正确。”无论最终答案是否为外来光源,天文学家都将努力探索其中的奥秘。(来源:科技日报 常丽君)

 
 
 
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