臺北市立天文科學教育館

近期天文學家在觀測宇宙中最大的星系聚集區域—沙普利超星系團（Shapley Supercluster）時，發現一條長達約2,300萬光年的細絲狀高溫星際氣體，可能正是尋找失落常態物質的關鍵線索。

圖說：細絲狀的高溫星際氣體位於距離我們6.5億光年遠的沙普利超星系團中，長度橫跨約2,300萬光年。影像來源：ESA/XMM-Newton & ISAS/JAXA

這條高溫氣體位於夏普利超星系團中的4個次星系團；A3528N、A3528S與A3530、A3532之間，其X射線輻射數據由退役的日本「鈴鶴」衛星與歐洲XMM-Newton望遠鏡聯合觀測獲得。鈴鶴具備偵測大面積微弱X射線的能力，而XMM-Newton則能解析高亮度點狀訊號源。研究團隊藉此剔除來自黑洞等X射線源的雜訊，成功描繪出這條細絲狀氣體的結構。

圖說：由XMM-Newton望遠鏡所觀測到的細絲狀高溫氣體、上述的星系團以及點狀的高亮度X射線發射源示意圖。影像來源：ESA/XMM-Newton & ISAS/JAXA

此細絲狀氣體以超過一千萬度的高溫輻射X射線，其總質量約相當於10個銀河系。研究指出，這正符合宇宙學模擬中預測，存在宇宙網中的細絲狀星際氣體的特徵。宇宙網是由暗物質構成的龐大纖維狀結構，貫穿星系間的星際空間，成為星系之間相互交換氣體的通道。

根據宇宙微波背景輻射（CMB）推算，宇宙初期的常態物質數量明確可知；然而，當今宇宙中能直接觀測到的恆星、星系、行星、氣體與塵埃，僅佔預期的一半。在宇宙學中被稱為「常態物質遺失問題」。由於物質不會憑空消失，因此這些「消失的」常態物質究竟隱藏在何處，一直是近年來天文觀測與理論研究的重要議題。這項發現提供了有力證據，支持「失落常態物質」分布於星系間極度稀薄、難以直接探測的宇宙網細絲狀結構中的說法。

圖說：浩瀚廣闊卻隱於無形的宇宙網結構模擬圖。其中的亮點代表星系和星系團。圖片來源：Illustris Collaboration/Illustris Simulation

研究團隊指出，這是首次獲得與宇宙標準模型高度一致的觀測結果，看來模擬一直是對的。而這不僅展示了由不同的望遠鏡相互合作所展現的研究能量，同時也再次驗證了宇宙學標準模型，並指出在這些觀測困難的宇宙網結構中，極可能就是失落物質真正的藏身處。（編輯／蔡承穎）

資料來源：Science Alert