銀河系恆星間或隱藏神秘巨型“等離子體團塊”

新浪科技訊 北京時間1月28日消息，據國外媒體報導，近日天文學家們宣稱，他們認為在銀河系恆星間的宇宙空間中隱藏形狀可能如同麵條一般蜿蜒分佈的“等離子體透鏡”，只是我們無法“看”到它們的存在。研究人員認為，這項發現將有助於幫助我們厘清銀河系大部分“隱藏質量”的分佈之謎。

天文學家們最早是在30多年前開展類星體觀測時探測到這些神秘結構的。類星體是宇宙中已知最明亮的天體，它們是最為活躍的高能活動星系核，其本質是分佈在遙遠星系核心的超大質量黑洞，當黑洞撕裂周圍的恆星，吞噬周遭的物質時便會釋放出強烈的閃光。

先前的研究已經發現來自類星體的射電波段信號在強度上差異巨大，在技術上被稱作“高度離散事件”。天文學家們猜測這一現象可能是由於恆星際空間中分佈有等離子體雲團的緣故。所謂等離子體雲團，簡單來就是帶電粒子構成的“雲團”。在恆星際空間原本就存在的極其稀薄的氣體物質中，這些雲團結構就像是存在於其中的一個個物質團塊。

在一份正式聲明中，相關論文的第一作者，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）的天文學家凱斯·貝尼斯特表示：“這些物質團塊的作用就像透鏡一樣，可以對無線電波進行聚焦或散焦，從而使其呈現出周期為數天，數周乃至數月的強弱變化。”

此前的研究顯示，類似這樣的“等離子體透鏡”規模是非常巨大的，寬度可以達到6.2億英裏（約合10億公里），這几乎是地球到太陽之間距離的7倍。目前已經被探測到的其中一個此類結構距離地球約3200光年，比距離太陽系最近的恆星比鄰星還要遠800倍。

恆星間的等離子體透鏡

等離子體透鏡結構的發現非常困難，因此它們一直以來都是個謎團。舉例來，估算顯示在這種等離子體物質團塊內部的壓力是周遭宇宙空間的1000倍以上。科學家們無法理解這種結構究竟是如何形成，以及如何在形成之后還能穩定地維持如此之久的時間。除此之外，直到現在，天文學家們基本上對這些等離子體透鏡的具體形狀仍然是一無所知的狀態。這就讓對其本質以及起源的判斷變得異常困難。

現在，天文學家們首次成功地在透鏡事件發生的同時檢測到了這一透鏡結構的存在。這將大大有助於他們進行后續跟蹤分析，從而能夠首次明確這些透鏡結構的形狀。

研究人員使用“澳大利亞望遠鏡緊湊陣列”（ATCA）設備對大約1000個活動星系核進行掃描，搜尋這些目標涉電信號的突然改變。在2014年，研究組檢測到一次與類星體PKS 1939-315有關的透鏡事件，該目標位於人馬座。貝尼斯特對媒體表示：“以前的監測手段每次只能對兩個不同的射電波段進行監視，而我們的新方法一次就可以覆蓋9000個不同波段——就像從黑白電視機一下子升級到彩電的感覺一樣。”

基於這項發現，研究組認為這一等離子體透鏡結構的形狀不是球形，也不是波紋狀或是某種彎曲面。研究論文的合著者，同樣來自CSIRO機構的柯麥克·雷諾茲表示：“我們所看到的應當是一個平坦的面，側面朝向我們的視線。另一種可能性就是我們正從上往下俯瞰一根類似麵條一般的空心柱狀體，再或者也可能是某個中空的體結構，就像一顆榛子。”

搜尋繼續

如果能夠找到更多這類等離子體透鏡的案例將有助於進一步明確其外形特徵，當然反過來也有利於找出其成因。先前的研究已經對此提出了兩種可能的形成機制。其中一種涉及“等離子體片”，認為這種等離子體結構有可能是超新星爆發衝擊波留下的殘余物質；而另外一種理論則認為這是在自身引力作用下，低溫物質自發聚集生的結果。

如果最終的觀測結果證明這些等離子體團塊的外形是席狀的，那麼它們有可能是“等離子體片”。而如果最終觀測證明它們的外形是中空球體，那麼后一種理論的可能性就變得更大了；而如果最終發現它們實際上是中空的圓柱體外形，那它們就很有可能屬於通量管結構，這是在磁場作用下，一種恆星際介質中較為常見的結構。

如果這種等離子體透鏡結構是由低溫氣體組成的，那麼這就暗示低溫雲團必定構成了銀河系質量的很大一部分。如果情況的確是如此，那麼這將有望解決所謂“重子失蹤謎團”。

正常物質是由被稱作“重子”的粒子組成的，主要包括有質子和中子。這些粒子組成了原子的主要結構，原子又進一步組成了行星、恆星和星系。在整個宇宙中，正常物質大約只占所有物質總量的1/6，其余剩下的大部分都被稱為暗物質。這是一種可以生引力作用，因而可以被探測到，但卻無法看到的神秘物質。

然而，即便是正常物質也存在令人困惑的地方，因為根據宇宙的形成和演化理論預測，宇宙中重子物質的量應當要比目前觀測到的量還要多出兩倍左右。而假定此次觀測到的等離體子透鏡結構最終被證明是低溫“雲團”，那麼這將大大有助於天文學家們解決“重子失蹤謎團”。當然，正如貝尼斯特所指出的那樣，要想最終證明這一點仍然還有很長的路要走。

接下來，利用“澳大利亞平方千米天線陣探路者”（ASKAP）設備，天文學家們應當有可能可以“成群結隊”地大量發現這類等離子體透鏡結構，貝尼斯特很期待這樣的前景將幫助他們最終確定這類結構的本質和起源。有關這項研究相關結果的詳細論文已經發表在1月22日出版的《科學》雜誌上。（晨風）