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神秘闪光撕裂宇宙黑暗:快速射电暴揭示星际空间隐藏物质分布图景

时间:2025-09-11 07:37:02来源:ITBEAR编辑:快讯团队

现代天文学发现,宇宙中约半数普通物质仿佛人间蒸发。这些由重子构成的物质既非暗物质,也非被星系束缚的可见物质,而是以极稀薄形态散布在星系际空间,长期以来隐匿于人类观测范围之外。直到科学家捕捉到宇宙深处转瞬即逝的神秘闪光,才首次揭开这些"隐形物质"的真实面貌。

2025年,哈佛-史密森天体物理中心团队通过分析快速射电暴(FRB)完成突破性观测。这种持续仅毫秒级的宇宙闪光,单次爆发释放的能量相当于太阳30年辐射总和。研究团队精选69个跨越1170万至91亿光年的FRB作为探测工具,发现当射电波穿越星际空间时,星系际介质中的中性氢云会导致不同频率光子产生时间延迟,形成类似棱镜分光的"色散"效应。

通过精密测量这种色散现象,科学家计算出光子路径上的物质密度。结果显示,宇宙中76%的普通物质以极稀薄气体形态存在于星系之间,15%形成包裹星系的弥散晕,仅有9%聚集在星系内部构成恒星和气体。这项发现首次为"星系际介质是重子物质主要载体"的理论提供了直接观测证据,与宇宙学模拟的预测高度吻合。

量子物理领域同样颠覆着人类对"虚空"的认知。牛津大学团队通过超级计算机模拟发现,当真空中强度达拍瓦级(10¹⁵瓦)的激光束交汇时,量子涨落产生的虚粒子对会被极化,引发"真空四波混频"现象,甚至能无中生有地产生新光波。实验中观测到的"真空双折射"效应更显示,强激光场能使真空本身改变光的偏振状态,如同晶体般具有光学特性。

快速射电暴成为探测宇宙物质的理想工具,得益于其三大特性:超高亮度使其在数十亿光年外仍可观测;毫秒级持续时间有效减少信号干扰;宽频带发射提供丰富的频率样本用于色散测量。随着观测技术进步,澳大利亚平方公里阵列射电望远镜(SKA)等新一代设备将系统性捕捉FRB,其灵敏度足以探测更暗弱的宇宙区域。

科学家计划通过统计不同距离FRB的色散量,绘制宇宙重子物质的时空演化图谱。这项研究或将解答"星系如何从宇宙网中获取气体形成恒星"等关键问题。当前观测虽已证实星系际介质的存在,但其温度、密度分布及运动状态仍需进一步探索。下一代观测将聚焦FRB信号穿过等离子体时产生的"散射尾巴",结合21厘米氢线观测,验证理论预测的百万度"宇宙热网"是否存在。

从量子真空的虚粒子到星系间的稀薄气体,再到包裹星系的暗物质晕,宇宙的"空白"区域实则充满未知物质。每次快速射电暴的短暂闪光,都如同照亮黑暗的闪电,使这些游荡在幽暗中的物质显形。随着更多神秘闪光的捕获和更精密观测设备的投入,人类对宇宙隐秘图景的认知正在不断深化。

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