【最新研究】消失在宇宙網中40%的隱藏物質,現在或已被天文學家發現

天空之城 2020/11/08 檢舉 我要評論

天體物理學家認為,組成恒星、行星和星系大約40%的普通物質仍然沒有被探測到,它們以熱氣的形式隱藏在複雜的宇宙網中。現在,天體物理空間研究所的科學家們,可能首次通過對20年前的資料進行創新的統計分析,探測到了這種隱藏的物質,其研究發現發表在《天文學與天體物理學》期刊上。星系以由像「細絲」連接的複雜節點網路形式分佈在宇宙中,這些節點又被空洞隔開,這就是眾所周知的宇宙網。

這些細絲被認為包含了宇宙中幾乎所有的普通物質(所謂的重子),它們以彌漫的熱氣的形式存在。然而,這種擴散氣體發出的信號非常微弱,以至於實際上40%到50%的重子都沒有被探測到。這些丟失的重子隱藏在宇宙網路的絲狀結構中,這是天體物理空間研究所(CNRS/UniversityéParis-Saclay)的研究員:納比拉·阿加尼姆和博士後研究員田村秀樹與同事們試圖探測到的。在一項由ERC ByoPiC項目資助的新研究中,他們提出了一項統計分析:

首次揭示了宇宙網絲狀結構中熱重子發出的X射線。這種探測是基於ROSAT2探測資料中疊加的X射線信號,這些X射線信號來自SDSS3星系探測中發現的大約15000個 [大尺度]宇宙細絲。研究小組利用這些宇宙細絲的位置和相關X射線發射之間的空間相關性,提供了宇宙網中存在熱氣體的證據,並首次測量了它的溫度。這些發現證實了同一研究小組早些時候的分析,這些分析是基於對宇宙微波背景的影響,間接探測到宇宙網中的熱氣。

這為更詳細的研究鋪平了道路,使用更高質量的資料來測試宇宙網絲狀結構中氣體的演化。本研究在ROSAT資料中首次統計探測到宇宙網細絲的X射線輻射。研究選擇了15165「根」長度在0.2Mpc z < 0.6Mpc的宇宙細絲,長度從30Mpc到100mpc不等,這是斯隆數字天空勘測中確定的。並在細絲周圍疊加了來自ROSAT的X射線計數率圖,排除了∼3 × 10^13 M⊙質量以上的已解析星系群和星系團,以及從ROSAT、錢德拉和XMM-牛頓觀測中探測到的X射線點源。

在0.56σ-1.21keV的能帶內,疊加的信號促使探測到4.2keV宇宙絲的X射線發射。假定天體物理等離子體發射代碼模型,該信號被解釋為宇宙細絲核心區熱氣體的發射,其平均氣體溫度為0.9−0.6+1.0keV,細絲中心的氣體過密度為δ ∼ 30。此外研究還表明,即使在平均氣體溫度低至∼0.3kev的情況下,僅對≳2 0 0 0宇宙細絲的SRG/EROSITA資料進行疊加,也可以實現對其X射線信號的σ5∼探測。

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