MIT領導嘅團隊量度咗數千個由加拿大氫強度測繪實驗(CHIME)探測到嘅FRB訊號嘅色散程度(技術上叫色散量)。然後佢哋將每個FRB嘅色散同天空上已知嘅星系位置做交叉比對。透過分離出訊號嘅色散有幾多係由星系之外嘅彌散氣體造成——而唔係嚟自星系本身——佢哋就能夠繪製出失蹤重子物質實際上喺邊度。
呢個方法之所以咁有威力,係因為FRB扮演咗宇宙背光燈嘅角色。正如MIT嘅Kiyoshi Masui所講:「快速射電暴穿透星系際介質嘅迷霧。通過準確量度光點樣減速,即使呢啲迷霧暗到睇唔到,我哋都可以量化佢」。
呢項分析得出幾個令人震驚嘅結果,徹底改變咗我哋對星系運作方式嘅理解。
失蹤嘅重子物質唔係以某種奇異物質形式存在。相反,佢哋係以極低密度嘅暖熱氣體雲形式出現——即係暖熱星系際介質(WHIM)——從星系一直向外延伸到星系際空間。
一篇2025年發表喺《自然·天文學》嘅補充研究,完整咁列出咗所有重子物質嘅分布:76%喺溫暖嘅星系際雲入面,15%係星系內外嘅低溫氣體,得返9%先係構成我哋見到嘅所有恆星同行星。
最令人意外嘅結果係,觀測到嘅氣體雲到達嘅距離,比起大多數電腦模擬所預計嘅要遠得多。呢個差異好重要,因為電腦模擬——例如基於標準宇宙學模型嗰啲——係宇宙學家用嚟測試佢哋對宇宙理解嘅主要工具之一。
氣體呢個廣闊嘅分布指向一個背後原因:星系內部嘅高能過程比之前想像嘅更加激烈。星系中心嘅超大質量黑洞會發射強大嘅噴流,將物質炸出星系;垂死恆星嘅超新星爆發都有同樣效果。呢啲力量加埋一齊,正係大規模咁將普通物質掟到星系際空間。正如Kiyoshi Masui所講:「呢啲測量顯示,恆星活動,同埋黑洞嘅活動,比預測嘅更加強烈同暴力」。
另一篇發表喺arXiv嘅研究,分析咗CHIME/FRB嘅3,455個獨立FRB源,發現FRB訊號同十個唔同嘅大尺度結構探針(包括星系、弱引力透鏡同宇宙微波背景透鏡)之間,有統計學上顯著嘅相關性(介乎2.6到5個標準差)。呢個結果證實咗喺紅移大約1.5以內嘅範圍,確實探測到呢種彌散嘅重子網——即係話呢啲氣體已經存在咗幾十億年。
「失蹤重子問題」近二十年嚟一直係天體物理學最棘手嘅謎題之一。解開呢個謎題,印證咗宇宙學家建立嘅基本圖像係正確嘅:普通物質的確喺理論預測嘅地方,只係佢哋一直以嚟都以一種傳統望遠鏡睇唔到嘅形式存在。
但呢個發現同時揭示咗,星系模擬需要一次重大更新。氣體出乎意料咁廣泛嘅分布意味住,模型可能低估咗星系注入佢哋周圍環境嘅能量——呢啲嚟自黑洞同爆炸恆星嘅能量,正正塑造咗每個星系周圍嘅環境。呢一點對由理解星系演化以至測量宇宙大尺度結構等各方面,都有深遠影響。
CHIME合作團隊嘅工作只係啱啱開始。隨住第二版CHIME FRB目錄喺2026年1月發布,已公布嘅FRB源數量由861個一躍增加到超過4,500個。每一個新嘅爆發,都為繪製宇宙重子網提供多一個數據點。
未來嘅研究唔單止會用FRB嘅數量,仲會利用佢哋精確嘅位置——呢個係靠CHIME/FRB Outrigger望遠鏡網絡實現——嚟精確定位邊啲星系群周圍有失蹤重子,並更詳細咁量度呢啲氣體雲嘅性質。
本文根據以下來源撰寫: MIT News, 2026-07-21; MIT News, 2026-07-21; Science, 2025-06-16; Universe Today, 2025-06-19; CNN, 2025-06-16; Science, 2008-01-04; arXiv, 2026-05-03; arXiv, 2026-03-17; FRB Newsletter, 2026-01-01; arXiv, 2026-01-14.