澳洲華裔天文系博士生發現以前在星系未找到的物質

幾十年來，科學家一直對為什麼不能如理論所預測的那樣解釋宇宙中的所有事物感到困惑。人們認為，宇宙中大部分物質都是神秘的暗物質和暗能量，而5％是構成恆星、行星、小行星及其它基本的正常物質，這稱為重質物質。

澳洲雪梨大學物理系女博士生王艷明（Yuanming Wang 譯音）開發出一種巧妙的方法來幫助追踪丟失的物質。她運用自己的技術，在距地球約十光年的銀河系中，找出了至今未發現的冷氣體流。氣體雲長約一兆公里，寬約一百億公里，但只有我們月球的質量。

正在攻讀博士學位的王女士說：「我們懷疑很多缺失的重子物質都是在星系中或星系之間，以冷氣雲形式存在。使用常規方法無法檢測到這種氣體，因為它本身不會發出可見光，而且太冷，無法通過射電天文學進行檢測。天文學家需要做的就是在遙遠的背景中尋找無線電源，以了解它們如何才可以閃閃發光。」

王女士說：「我們在天空的一條巨線上發現了五個閃爍的無線電源。我們的分析表明，它們的光必定已經通過了相同的冷氣團。就像可見光在穿過大氣層時扭曲，使星星閃爍一樣，當無線電波穿過物質時，它也會影響其亮度。」王女士研究團隊發現的正是這種閃爍現象。

雪梨大學阿特譚·通卓夫（Artem Tuntsov）博士說：「我們不確定這顆奇怪的雲是什麼，其中一個可能是附近恆星破壞形成一個恆星的氫雪雲（hydrogen snow cloud）形成的長而稀疏氣體團。」

氫氣的冰點在大約攝氏零下260度左右，理論家提出，宇宙中某些缺失的重子物質可能鎖定在這些氫雪雲中。它們幾乎不可能直接檢測到。王女士說：「我們現在開發出一種方法，可以使用背景星系作為大頭針來識別這種看不見的冷氣雲塊。」

王女士的導師塔拉·墨菲（Tara Murphy）教授說：「對於年輕的天文學家來說，這是一個了不起的成就。我們希望她開創的方法使我們能夠發現更多的遺失物質。」

查找氣雲的數據是使用英聯邦科學和工業研究組織（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation，簡稱 CSIRO）在澳洲西部的澳洲平方公里陣列探路者（Australian Square Kilometre Array Pathfinder）射電望遠鏡拍攝。

英聯邦科學和工業研究組織首席研究工程師基思·班尼斯特（Keith Bannister）博士說：「澳洲平方公里陣列探路者廣闊視野，一次觀測即可看到成千上萬個星系，使我們能夠測量氣體雲的形狀。」

墨菲教授說：「這是首次在相同的冷氣體雲後面檢測到多個閃爍體。在接下來的幾年中，我們應該能夠將類似的方法與澳洲平方公里陣列探路者一起使用，以檢測大量的此類氣體我們銀河系中的結構。」

王女士的發現為天文學家尋找宇宙中缺失的重子物質增加了一套新的工具。還有去年由科廷大學（Curtin University）的已故尚·皮埃爾·麥夸特（Jean-Pierre Macquart）發佈的一種方法，他使用英聯邦科學和工業研究組織的澳洲平方公里陣列探路者望遠鏡，用快速無線電脈衝作為「宇宙稱重站」來估計星系間介質中的一部分物質數量。

【圖、文：節譯自雪梨大學2021年2月4日新聞公佈】研究全文刊登在2021年1月21日出版的英國《皇家天文學會月報》