【博科园-科学科普】几十年来，科学家们所使用主要的宇宙模型都是基于这个理论，即除了暗能量。“正常”或“发光”物质，我们可以看到——宇宙也包含大量的隐形质量。“暗物质”占宇宙质量的大约26.8%，而正常物质只占4.9%。
宇宙中最大的结构，图片：NASA, ESA, and E. Hallman (University of Colorado, Boulder)
尽管对暗物质的研究正在进行中，而且还没有找到直接证据，但科学家们也已经意识到，宇宙中大约90%的正常物质仍未被发现。根据最近发表的两项新研究，这些正常物质——包括连接星系的热的、弥漫的气体的细丝——可能最终被发现。
在皇家天文学会每月的报告中，第一个题为“寻找热/热气体丝的SDSS发光的红色星系”的研究。这项研究由英属哥伦比亚大学的博士研究生Hideki Tanimura领导，包括加拿大高级研究所(CIFAR)、利物浦约翰摩尔大学(John Moores University)和夸祖鲁-纳塔尔大学(University of kwazulu - natal)的研究人员。
由ESA的普朗克任务获得的全天空数据显示了不同的波。图片：ESA
第二项研究标题为“太阳耀光-泽尔多维奇效应揭示的宇宙网络中失踪的重子”。这个团队由爱丁堡大学的研究人员组成，是爱丁堡皇家天文台天文学研究所的本科生Anna de Graaff。这两个团队彼此独立地工作，解决了宇宙中缺失的问题。
在宇宙学模拟的基础上最主要的理论是宇宙中未被发现的正常物质包括由质子、中子和电子组成的，在星系之间漂浮的物质。这些地区被称为“宇宙网”,低密度气体存在于105 - 107 K的温度(-168到-166°C;-270到266°F)。
为了研究，两队都咨询了普朗克合作的数据，这是由欧洲航天局(European Space Agency)维护的，包括所有参与普朗克任务的人(ESA)。这是在2015年提出的，它被用来通过测量sunyaev - zeldovich(SZ)效应的影响来创建一个宇宙热图。
这种效应指的是在宇宙微波背景下的光谱失真，在那里光子被电离的气体散射在星系和更大的结构中。在研究宇宙的任务中，普朗克卫星测量了CMB光子的光谱失真，灵敏度很高，由此产生的热图已经被用来绘制宇宙的大规模结构。
整个星系的IR图显示了布满星星和尘埃的星系的平面，图片：SDSS
然而在当时星系之间的丝状物似乎太微弱了，科学家无法进行检验。为了解决这一问题，两组研究了来自北和南CMASS星系目录的数据，这是由斯隆数字天空测量(SDSS)的第12个数据发布所产生的。从这个数据集中选择了成对的星系并聚焦于它们之间的空间。
然后将普朗克获得的热数据叠加在彼此之上，以加强由星系间的SZ效应所引起的信号。SDSS星系的调查给出了宇宙大尺度结构的形状。普朗克观测提供了一幅全天空的气体压力图，它的灵敏度更高。我们结合这些数据来探测宇宙网络中的低密度气体。
虽然Tanimura和他的团队从26万对星系群中收集数据，但de Graaff和她的团队将数据从100多万组中收集了出来。最后两队提出了强有力的气体纤维的证据，尽管他们的测量有所不同。而Tanimura的研究小组发现，这些细丝的密度大约是周围空隙的三倍，de Graaf和她的团队发现它们的密度是平均密度的六倍。
Hideki说我们通过叠加法探测宇宙网络中的低密度气体，另一个团队使用了几乎相同的方法。结果非常相似，主要的区别在于正在探索一个附近的宇宙，另一方面，他们正在探索一个相对更远的宇宙。
图显示了宇宙的演化，从左边的大爆炸到现代的右边，图片：NASA
特别有趣的是它暗示随着时间的推移，宇宙网络中的重子物质变得不那么稠密了。在这两种结果之间，研究占了宇宙总重粒子含量的15 - 30%。尽管这意味着宇宙中大量的重粒子物质仍有待发现，但它仍然是一个令人印象深刻的发现。
研究结果不仅支持了当前宇宙的宇宙模型(Lambda CDM模型)，而且还有所超越了：我们宇宙中的细节仍然是个谜，结果揭示了宇宙的更精确的图景。当人们出海开始制作一幅我们的地球地图时，当时大多数人都没有使用它，但我们现在使用世界地图去国外旅行。以同样的方式，整个宇宙的地图可能没有价值，因为我们没有技术可以走到很远的地方。然而500年后，这可能是有价值的，我们正处于绘制整个宇宙地图的第一阶段。
它也为未来的Comsic网络研究提供了机会，这无疑将会受益于诸如James Webb望远镜、Atacama宇宙学望远镜和Q / U成像实验(QUIET)等下一代仪器的部署。幸运的是将能够发现剩下的消失事件。那么也许我们终于可以在所有看不见的物体上归零了！
参考：MNRAS，arXiv，NASA，ESA等
作者：Matt Williams
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
