超级计算机模拟建立了星系和星团如何在宇宙网中生长的模型。

图片来源：ANDREW PONTZEN AND FABIO GOVERNATO

如果你在无法找到钥匙时会感到沮丧，那么请想象一下天文学家的感受。多年来，天文学家一直没有找到他们认为宇宙肯定含有的约一半原子。如今，研究人员利用来自早期宇宙的辐射追踪到了很多丢失的物质。此项研究有助于巩固人们对宇宙如何随着时间流逝发生进化的理解。

标准宇宙模型显示，宇宙充斥着由巨量暗物质构成的细丝网，而星系被镶嵌在这张所谓的宇宙网中。科学家假定，丢失的原子位于在星际间延伸且由高度离子化气体构成的弥漫云层。这种有着上百万摄氏度的气体被称为“温热星系际物质”（WHIM），并且以X射线的形式发出光芒。不过，它非常稀薄，以至于很难被发现。利用能看见紫外辐射的观测台比如哈勃太空望远镜，天文学家能看见足够的WHIM以解释约50%～70%的丢失重子，但仍有很大一部分下落不明。

在最新研究中，来自英国爱丁堡大学的团队试图利用一种完全不同的光照来源——宇宙微波背景（CMB）挑出细丝网络中的WHIM。随着宇宙膨胀，CMB中的光子拉伸到更长的波长，并且冷却至比绝对零度高出几摄氏度的温度。当这些光子击中宇宙网中的电子时，它们会获得能量。同时，光子的波长被小幅度缩短。这一现象被称为苏尼亚耶夫—泽尔多维奇（SZ）效应。通过寻找SZ效应，研究人员可以追踪宇宙网中的WHIM。

SZ效应极其微弱，仅使光子波长缩短了约1/10000000。为获得足够强的信号以便观察到SZ效应，研究人员利用了斯隆数字巡天计划发现的100万个星系对，并将其图像堆放在一起。所有星系对均被类似距离隔开。可以确定的是，他们能在合并的图像中发现SZ效应，并且估测了令冷微波光子改性的热重子物质的数量。近日，研究人员在预印本服务器arXiv上报告了这一发现。

研究表明，宇宙网中的物质密度约是平均值的6倍。这足以将30%左右的丢失物质包含在内。不久前，一项发表于arXiv的独立研究利用SZ技术对26万个星系对进行了分析，并且得出类似结论。（徐徐）

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