科學家在遙遠的星系暈中發現重子

看不見的暗物質和暗能量約佔宇宙總質量和能量的95％，而認為是普通物質的5％也絕大部分看不到，例如，構成它們的星系外圍的氣體，叫做星系暈（galactic halos）。

這種普通物質大部分是由中子和質子組成，中子和質子是存在於氫和氦等原子核中的重子（baryon，由三個夸克組成的複合粒子）。重質物質中只有約10％是恆星形式，其餘大部分存在星系之間的空間，這些星系之間分佈著一系列熱的，分散的物質，即暖熱的星系間介質（warm-hot intergalactic medium）。

由於重子在太空中的分佈如此之廣，因此科學家很難清楚了解它們在星系周圍的位置和密度。由於對普通物質所處位置的了解不完整，因此大多數宇宙的重子都可以視為失蹤了。

現在，由美國能源部勞倫斯·伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和康奈爾大學的物理學家組成的國際研究團隊，提供至目前為止最佳的測量結果，繪製這些失蹤重子的位置圖，它在星系群周圍的位置和密度。

證明這些重子處於星系暈之中，而且這些星系暈的延伸範圍，比流行模型所預測的還要遠。儘管大多數單個星系的恆星通常都包含在距離星系中心約十萬光年的區域內，但這些測量結果顯示，對於特定的一組星系，最遠的重子可以從星系中央延伸約六百萬光年。

矛盾的是，尋找這種失蹤了的物質比暗物質更具挑戰性，暗物質可以通過它對正常物質的重力效應間接觀察到。暗物質是未知物質，約佔宇宙的27％。暗能量佔宇宙的68％，而暗能量以加速的速度驅使宇宙中的物質分離。

【圖：美國太空總署；文：節譯自勞倫斯伯克利國家實驗室2021年3月16日新聞公佈】研究全文刊登在2021年3月15日出版的《物理學評論 D》期刊