神秘的射电爆发揭示了宇宙中失踪的物质

根据宇宙学家的说法，宇宙中大约一半的“正常”物质-组成恒星、行星甚至我们的物质-只是以漂浮在星际空间中的一束束物质的形式存在。但到目前为止，天文学家还没有很好的方法来证实这一点。一项新的研究使用了快速射电爆发(Frb)-来自遥远星系的强大的毫秒长无线电波脉冲-来称重星际物质，结果与预测相符。

多伦多大学的天文学家保罗·肖尔茨(Paul Scholz)没有参与这项工作，他说：“将FRBs用作探测器已经有一段时间了，这是一个令人兴奋的前景。”“现在我们已经建立了当地FRB的样本，我们开始能够做到这一点。这当然是令人兴奋的。“。

在过去的几十年里，宇宙学家已经编撰了一份关于构成宇宙的物质的清单。大约68%是暗能量，一种加速宇宙膨胀的神秘力量。另有27%是将星系凝聚在一起的暗物质团。只有5%是所谓的正常物质。

宇宙学家知道应该有多少正常物质；他们可以根据大爆炸应该产生多少，以及这个仍然在太空中回声的宇宙事件的微波涟漪来计算。但他们只能看到其中约一半以星系和致密气体云的形式发光。其余的是一种稀有的星际气体，在典型办公室的体积中只有一两个原子，几乎不可能被检测到。

那是在2007年第一辆FRB出现之前。由于这些零星的爆炸是如此明亮和短暂，FRBs最初被认为来自仪器故障，或者是地球上的来源。(一些早期的“FRB”被发现来自天文台的微波炉。)但是随着对FRB的探测堆积如山，天文学家们意识到它们来自宇宙的遥远角落。精确定位它们是很困难的，因为它们很罕见：观察者必须准确地指向正确的方向才能捕捉到它们，而且他们没有时间将其他望远镜的焦点放在源头上。这些天来，连续观测大部分天空的望远镜正在接收到更多的FRB。

FRB通过一种被称为色散的现象揭示了它们遥远的起源。没有参与这项工作的西弗吉尼亚大学天文学家莎拉·伯克-斯波罗(Sarah Burke-Spolaor)说，FRB脉冲开始时是一系列聚集的频率，但当它行进时，“它会感觉到沿途的每个电子”。低频比高频经历更多的电子阻力，所以当脉冲到达地球上的射电望远镜时，低频就会落后。滞后量告诉天文学家脉冲经过了多少电子，这可以与物质的总量相关联。

这项技术可以揭示宇宙中物质的密度，但前提是到FRB源的距离是已知的。直到最近，只有几个FRB源被精确定位-要么是因为它们恰好是罕见的重复FRB源之一，要么是因为它们是用望远镜阵列发现的，可以将多台仪器聚焦在源星系上。今天，一组天文学家在“自然”杂志上报告说，发现了四个新的FRBs，它们具有已知源星系，被确认为澳大利亚平方公里的阵列探路器(ASKAP)，这是西澳大利亚的一个由36个射电碟子组成的阵列。

利用这些和之前精确定位的FRB之一，科学家们计算出了当地宇宙大片区域内正常物质的密度。研究人员发现，如果在整个宇宙中外推，有足够的正常物质来解释丢失的一半，这与理论预测一致。

加州大学利克天文台的研究小组成员泽维尔·普罗查斯卡说：“看到FRB实验在即使是一个小样本的情况下工作得如此顺利，既令人惊讶又令人欣慰。”“它验证了宇宙学的这一基本方面。危机避免了！“。

FRB技术也可以用来绘制宇宙中物质密度的变化。这可以帮助理论家理解物质是如何聚集在一起形成“宇宙网”的，“宇宙网”是横跨宇宙的星系团网络。到目前为止，天文学家可以看到组成网的发光星系，但看不到它们之间的气体。ASKAP的研究人员希望在明年建立一个由大约100个已知来源的FRB组成的集合，这样他们就不仅知道正常物质在那里，而且知道它到底藏在哪里。