宇宙的大尺度结构。
几十年以来，科学家所使用的宇宙模型都是基于重子物质的，我们通常所说的物质都是具有静止质量的物质，组成这些物质的最基本单位是原子（并不是说原子不可再分）。我们把各种原子或原子核统称为重子物质。显然，有重子物质，就有非重子物质，光子就是非重子物质，天体辐射光子，使整个宇宙充满光子，但光子没有静止质量，因此它对于宇宙中物质的密度没贡献。所以说，没有静止质量的物质，就叫做非重子物质。重子物质能够被看见，我们又把它称为正常物质，但是，宇宙中还包含了大量的不可见物质。宇宙中约有26.8%的物质是“暗物质”，正常物质的比率仅为4.9%。
目前正在开展的暗物质搜寻研究还未找到暗物质存在的直接证据，但科学家认为，宇宙中90%以上的物质还未被发现。最近发表的两项新研究报告称，大部分正常物质已被发现，这些正常物质以气体细丝形态在宇宙空间弥漫，将星系连接在一起。
第一项研究报告的名字为《斯隆数字巡天发光红星系对间高温气体细丝的观测研究》，发表于《皇家天文协会每月通报》。研究小组组长为英属哥伦比亚大学的博士研究生秀城谷村，组员包括来自于加拿大高等研究院、利物浦约翰摩尔斯大学、南非夸祖鲁纳塔尔大学的研究人员。
欧洲航天局发射的普朗克卫星，收集了全天空的宇宙数据，对不同波长的宇宙天空进行了展示。
最近在网络发布的第二项研究，名为《苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应发现了宇宙网络中失踪的重子》。第二个报告的研究人员来自于爱丁堡大学，研究组组长为爱丁堡皇家天文台天文研究所的本科生安娜·德·格拉夫。这两个研究小组各自独立开展研究工作，均研究解决了关于宇宙中失踪物质的难题。
当前的通说理论在宇宙模拟中认为，以前没有发现的宇宙正常物质主要是质子、中子、电子等重子物质构成的、弥漫于宇宙空间的气体细丝。它们所存在区域被称为“宇宙网络”，气体密度很低，温度仅为零下168-零下166摄氏度。
欧航局的“普朗克”探测器于2009年5月从法属圭亚那库鲁航天中心升空入轨，其主要任务是探测宇宙微波背景辐射，帮助科学家研究早期宇宙形成和物质起源的奥秘。2010年，欧航局根据“普朗克”探测器传回的数据绘制了首幅宇宙全景图，欧洲航天局公布的宇宙微波背景辐射全景图是在宇宙全景图的基础上绘成的。这两个研究团队使用了普朗克探测的数据完成了各自的研究。研究中还使用了2015年发布的利用苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应绘制的宇宙热度图数据。
苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应（Sunyaev-Zel'dovich effect，缩写为SZ效应）是宇宙微波背景辐射的光子与星系团等天体中的高能电子发生逆康普顿散射而导致观测到的温度分布产生变化的现象。经过逆康普顿散射，高能电子的一部分能量转移给了背景辐射中的低能光子，因而低能光子的数量减少，高能光子的数量增加，光子的总能量增加，背景辐射不再是理想的黑体辐射。SZ效应是由苏联物理学家拉希德·苏尼亚耶夫和雅可夫·泽尔多维奇于1970年代初期提出的，并且已经在某些星系团中观测到，可以用于检测宇宙中的物质分布、确定哈勃常数的数值、星系团中热等离子体的质量等。利用亚毫米波望远镜（微波望远镜）能够探测到SZ效应的扭曲现象，有助于宇宙学家们找到对其他方法来说太远或太暗而无法发现的星系星团。这些观察结果反过来有助于宇宙学家发现星团的演化过程，而且有可能利用SZ效应发现宇宙中暗物质的位置。在宇宙研究任务期间，普朗克卫星高灵敏度地测量了宇宙微波背景辐射光子的光谱异常，形成了热度图，并由此绘制了宇宙的大尺度结构图。
全宇宙红外光谱图显示，银河平面及突起区域充满了恒星及宇宙尘埃。
但星系间的气体丝串过于细微，科学家在之前未能观测发现。两个研究团队利用南北CMASS星系目录数据对这一缺陷进行了弥补，该目录是依照斯隆数字巡天发布的第12批数据所编制的。研究人员选择一对星系，并对该星系间的空间进行重点研究。
他们将普朗克任务获取的该区域热度数据相互进行堆叠，对星系间SZ效应所导致的信号进行了加强。谷村通过电子邮件对今日宇宙网说：
“斯隆数字巡天宇宙观测计划描绘了宇宙的大尺度结构。普朗克观测计划发布了分辨率更高的全宇宙气体压力图。我们综合这些数据，对宇宙网络中的低密度气体进行了探测研究。”
谷村的研究团队对26万对星系的数据进行了研究，格拉夫的研究团队研究的星系更多，达到了100多万个。尽管两个研究团队的测量方法各有不同，但他们都最终发现了气体细丝的确实证据。谷村的研究团队发现，宇宙网络间气体细丝的密度要比其周围空间的平均密度大3倍，格拉夫的团队的研究结果是6倍。
“我们是通过静止堆叠的方法发现这种低密度气体的。”谷村说：“据我们了解，还有一个研究团队也用几乎同样的方法取得了非常相似研究成果。两个团队的主要不同在于，我们研究的是距离较近的宇宙区域，而他们研究的区域要遥远一些。”
概念图，演示了宇宙的演化，左边是大爆炸，右边是当代宇宙。
他们研究最令人感兴趣的地方在于，揭示出了宇宙网络中的重子物质密度会随着时间推移而降低。两项研究所发现的物质总量约为宇宙中全部重子物质的15%-30%。这一比率虽然不低，虽然还有更多的重子物质等待人们去发现，这两个研究确实取得了惊人的发现。
谷村解释说，他们的发现不仅解释了目前的宇宙模型理论（兰布达冷暗物质模型），还超越了该模型理论：
“宇宙的一些细节之处对我们来说还是很神秘。我们的研究结果揭晓了其中部分之处，带来了更为精确的宇宙图景。最初，人们刚刚开始航行大海之时，就绘制起了世界地图，前人绘制的很多地图指引着现在的人们扬帆远航。同样，一幅全宇宙的地图现在看来可能没有什么价值，因为我们现在还不具备宇宙远程探险的技术。但500年后，人们能够探索遥远宇宙时，这幅宇宙地图可能就非常有价值了。现在，我们绘制整个宇宙地图的工作才刚刚开始。”
这项研究还给我们提供了将来对宇宙网络进行探索的机会，毫无疑问，它将有利于詹姆斯·韦伯太空望远镜、阿塔卡马宇宙天文望远镜、斯托克斯矢量Q/U参数宇宙微波背景辐射极化天文学成像实验等下一代天文学观测设备的研发和部署。幸运的话，这些新的天文学设备将能够观测到宇宙空间中的其余失踪物质。也许，我们将在不久的将来找到所有的不可见物质。
来源：https://phys.org/news
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