宇宙失蹤物質大發現！科學家首度定位75%普通物質藏身處

天文學家運用快速電波爆發（FRBs）技術，首度證實宇宙中超過四分之三的普通物質隱藏在星系間的稀薄氣體中。這項突破性發現不僅解開數十年來的「失蹤重子難題」，更創下偵測到史上最遠FRB事件的紀錄。

這張藝術概念圖以藍色標示宇宙網的緻密區域，紅色則代表空洞區域。圖片來源：Jack Madden / IllustrisTNG / Ralf Konietzka / Liam Connor, CfA。

數十年來，科學界始終無法解釋宇宙中至少一半由質子構成的普通物質（又稱重子物質）的去向。雖然先前透過X射線輻射與類星體紫外線觀測，學者曾在星系間發現極稀薄溫熱氣體的蹤跡，但由於這種低密度高溫氣體幾乎不反射任何光線，傳統望遠鏡難以觀測，導致其確切含量與分佈位置始終成謎。

轉機出現在FRBs——這種來自遙遠星系的短暫強烈無線電訊號，近年被證實能有效測量宇宙重子物質。哈佛-史密松天體物理中心的Liam Connor博士團隊最新研究分析60個FRBs訊號，其中最遠的FRB 20230521B距離地球達91億光年，創下觀測紀錄。

「失蹤重子問題從來不是物質存不存在，而是它們究竟藏在哪裡。」Connor博士解釋：「現在我們終於確定，這些物質有四分之三漂浮在宇宙網的星系際介質（IGM）中。」研究團隊透過測量每個FRB訊號穿越太空時的延遲程度，成功追蹤氣體分佈路徑。

就像「宇宙手電筒」般，FRBs的光束穿透星系際介質的迷霧。Connor博士生動比喻：「藉由精確測量光速變化，我們能稱量這些原本黯淡不可見的星際霧氣。」資料顯示約76%宇宙重子物質存在於IGM，15%分佈於星系暈，僅少量存在恆星或冷星系氣體中。

這項發現完美驗證了先進宇宙模擬的預測。加州理工學院的Vikram Ravi博士讚歎：「這是現代天文學的重大勝利！FRBs讓我們以全新視角理解宇宙結構。」研究同時揭示星系超大質量黑洞與超新星爆發會像「宇宙恆溫器」般，將物質從星系吹回IGM，維持宇宙物質的動態平衡。

這項里程碑式研究已刊登於《自然天文學》期刊，為解開宇宙物質分佈之謎寫下新篇章。