数十年来，宇宙学家们一直知道宇宙中约17%的物质是普通的重子物质，即构成恒星、行星和人类的物质。问题一直在于找到它。对恒星和气体的直接巡天始终无法达到预期，仅能解释预测总量的大约一半。
一项利用快速射电暴作为宇宙探针的新研究追踪到了其余部分。它一直隐藏在显而易见的地方：在星系之间和星系周围延伸的弥散等离子体中，被推到了比标准模型预测的尺度大得多的范围。
FRB作为宇宙手电筒
快速射电暴是来自河外源的毫秒级射电能量脉冲。当它们在宇宙中传播时，电离气体中的自由电子会拉伸和模糊信号，这种现象称为色散。FRB穿过的物质越多，色散就越大。
由麻省理工学院的Haochen Wang和Kiyoshi Masui带领的团队利用这一原理绘制了不可见物质的分布图。他们将CHIME/FRB目录2中2,873次FRB的色散测量值与暗能量光谱仪遗产巡天中约600万个星系的位置进行了交叉关联。
逻辑很简单：如果缺失的重子以温暖弥散等离子体的形式存在于星系间介质和星系周介质中，那么穿过星系富集区域的FRB应该表现出系统性的更高色散。
物质所在之处
相关性是清晰的。星系聚集越多的地方，FRB遇到的弥散等离子体就越多，证实了缺失的重子分布于星系间介质和星系周围的晕中。
但分布范围比预期的更广。星系似乎将物质喷射到比当前模型预测的远得多的距离，被超新星和活跃的超大质量黑洞的能量反馈向外推离。
“我们发现被推到更大尺度的缺失物质，”Masui说。”这些测量表明，恒星的活动以及黑洞的活动比预测的更强烈、更剧烈。”
这些结果在定性上与Sunyaev-Zeldovich研究一致，这些研究检测到延伸至星系对之外的气体纤维，并发现了重子密度分布中增强反馈的证据。
宇宙学的新工具
这项发表在《物理评论快报》上的研究表明，FRB是重子结构形成的有力探针，随着巡天的扩展，这一工具只会变得更好。CHIME每年持续编录数百个新的FRB，而下一代射电阵列有望对包含宇宙大部分普通物质的弥散星系间介质提供更高的灵敏度。
其含义是，星系形成是一个比标准模型所描述的更为剧烈和具有破坏性的过程，恒星和黑洞将气体推到了远超星系可见边界的地方。
婷 翻译