根据现有的宇宙学模型来看，宇宙中可被观测到的常规物质（即重子物质）理论上应该占有 4.9%，但这些构成恒星、行星、星际尘埃和气体的普通原子在过去仍有将近一半的量常年下落不明，被称为“失踪重子”。如今，来自两个不同机构的研究团队都欢呼，这些一直躲藏在宇宙一角的重子物质可能被找到了，它们就存在于星系间弥漫云的丝状结构里。
如果你有怎么找都找不到钥匙的经验，那你一定可以体会天文学家的痛苦。暗物质从未被科学家直接观测到，暗能量是种完全神秘的存在，但就连宇宙中有形的重子物质至今都有将近一半的量行踪成谜，这真是一个令人尴尬的局面。根据 ΛCDM 模型，由普朗克卫星探测的数据表明，整个宇宙的构成中，常规物质（即重子物质）占 4.9%，暗物质占 26.8%，另外 68.3% 则充斥着暗能量（质能等价）。其中，暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性（inconsistency），对宇宙结构的解谜占有最关键地位。
不过，先别管暗物质了，最普通的失踪重子到底躲在哪儿？来自英国爱丁堡大学和法国奥赛太空天文物理研究所（ Institute of Space Astrophysics，缩写 IAS）的团队相继宣布找到了失踪重子躲藏地点的间接证据，它们就悬浮在称为热星际介质（warm-hot intergalactic matter，缩写 WHIM）的超薄细丝结构里，像宇宙网络一样连接着各星系团簇。
宇宙 38 万岁时形成了中立原子，数亿年后，来自早期恒星的紫外线照射了这些星际原子，结果光子被吸收，并从原子中踢出电子而产生星际间等离子体，也就是热星际介质。长期以来，热星际介质由于太过微弱单薄，几乎无法被发现（难以用地球上的 X 射线望远镜进行检测），但天文学家相信其中一定包含了 40%~50% 的重子。
▲ 热星际介质意象图。（Source：By I am not sure [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons）
为了解决这问题，两组团队都利用了称为“苏尼阿耶夫－泽尔多维奇效应”（Sunyaev-Zel’dovich effect，简称 SZ 效应）的物理现象来观察，当来自宇宙大爆炸后的宇宙背景辐射（CBR）光子通过热等离子体时，后者会增加能量来捕获前者，也就是说，平常难以被发现的热星际介质此时可以显出朦胧轮廓。
只有绘制了整个宇宙微波背景辐射地图的欧洲太空总署（ESA）普朗克卫星，有机会发现这些朦胧的热星际介质。但就算 SZ 效应存在，它也微弱到无法让热星际介质在地图上显现出来，因此，两个团队将可能必须被热星际介质连接的星系图像合并堆叠，IAS 团队堆了 26 万对星系，爱丁堡大学团队则堆了超过 100 万对星系，好让热星际介质变得显而易见。
两个团队的研究结果是相似的，宇宙网中有些物质密度比宇宙平均物质密度还要高出 6 倍，足以形成热星际介质，补足失踪的重子物质。哈佛－史密松天体物理中心专家拉夫·卡夫（Ralph Kraft）说：“科学家都知道重子必须存在热星际介质里，但这是第一次有人（且是两个不同的研究团队）提出证据确凿的检测。”
这些发现将能提高科学家对宇宙大爆炸后星系形成、宇宙的结构等认知，虽然我们只是发现宇宙中不到 5% 的失踪重子物质而已，90% 以上的暗物质与暗能量还完全未知。直到我们发现前，宇宙永远不会被透明化。
- Missing Matter Found, But Doesn’t Dent Dark Matter
- Scientists Just Found Half of the Missing Matter in Our Universe
- The Mystery of the Universe’s Missing ‘Normal’ Matter Has Begun to Unravel
（首图来源：pixabay）
