银河系恒星间或隐藏神秘巨型“等离子体团块”

  天文学家们宣称，他们都以为在银河系恒星间的宇宙空间中隐藏着形状可能如同面条一般蜿蜒分布的“等离子体透镜”，只是我们没办法“看”到它们的存在。研究人员认为，这项发现将有利于让我们厘清银河系大部分“隐藏质量”的分布之谜。

  银河星光下的“澳大利亚望远镜紧凑阵列”（ATCA）。近日天文学家们宣称，他们都以为在银河系恒星间的宇宙空间中隐藏着如同面条一般蜿蜒分布的“等离子体透镜”，只是我们没办法“看”到它们的存在

  天文学家们最早是在30多年前开展类星体观测时探测到这些神秘结构的。类星体是宇宙中已知最明亮的天体，它们是最为活跃的高能活动星系核，其本质是分布在遥远星系核心的超大质量黑洞，当黑洞撕裂周围的恒星，吞噬周遭的物质时便会释放出强烈的闪光。

  先前的研究已经发现来自类星体的射电波段信号在强度上差异巨大，在技术上被称作“高度离散事件”。天文学家们猜测这一现象可能是由于恒星际空间中分布有等离子体云团的缘故。所谓等离子体云团，简单来说就是带电粒子构成的“云团”。在恒星际空间原本就存在的极其稀薄的气体物质中，这些云团结构就像是存在于其中的一个个物质团块。

  在一份正式声明中，相关论文的第一作者，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的天文学家凯斯·贝尼斯特表示：“这些物质团块的作用就像透镜一样，可以对无线电波进行聚焦或散焦，从而使其呈现出周期为数天，数周乃至数月的强弱变化。”

  此前的研究显示，类似这样的“等离子体透镜”规模是非常巨大的，宽度能够达到6.2亿英里（约合10亿公里），这几乎是地球到太阳之间距离的7倍。目前已经被探测到的其中一个此类结构距离地球约3200光年，比距离太阳系最近的恒星比邻星还要远800倍。

  等离子体透镜结构的发现十分艰难，因此它们一直以来都是个谜团。举例来说，估算显示在这种等离子体物质团块内部的压力是周遭宇宙空间的1000倍以上。科学家们没办法理解这种结构究竟是如何形成，以及如何在形成之后还能稳定地维持如此之久的时间。除此之外，直到现在，天文学家们基本上对这些等离子体透镜的具体形状仍然是一无所知的状态。这就让对其本质以及起源的判断变得异常困难。

  现在，天文学家们首次成功地在透镜事件发生的同时检测到了这一透镜结构的存在。这将大大有助于他们进行后续跟踪分析，从而能够首次明确这些透镜结构的形状。

  研究人员使用“澳大利亚望远镜紧凑阵列”（ATCA）设备对大约1000个活动星系核进行扫描，搜寻这些目标涉电信号的突然改变。在2014年，研究组检测到一次与类星体PKS 1939-315有关的透镜事件，该目标位于人马座。贝尼斯特对媒体表示：“以前的监测手段每次只能对两个不同的射电波段进行监视，而我们的新方法一次就可以覆盖9000个不同波段——就像从黑白电视机一下子升级到彩电的感觉一样。”

  基于这项发现，研究组认为这一等离子体透镜结构的形状不是球形，也不是波纹状或是某种弯曲面。研究论文的合著者，同样来自CSIRO机构的柯麦克·雷诺兹表示：“我们所看到的应当是一个平坦的面，侧面朝向我们的视线。另一种可能性就是我们正从上往下俯瞰一根类似面条一般的空心柱状体，再或者也可能是某个中空的壳体结构，就像一颗榛子。”

  如果能找到更多这类等离子体透镜的案例将有利于进一步明确其外形特征，当然反过来更有助于找出其成因。先前的研究已经对此提出了两种可能的形成机制。其中一种涉及“等离子体片”，认为这种等离子体结构有很大的可能是超新星爆发冲击波留下的残余物质；而另外一种理论则认为这是在自身引力作用下，低温物质自发聚集产生的结果。

  如果最终的观测结果证明这些等离子体团块的外形是席状的，那么它们有很大的可能是“等离子体片”。而如果最终观测证明它们的外形是中空球体，那么后一种理论的可能性就变得更大了；而如果最终发现它们其实就是中空的圆柱体外形，那它们就有很大的可能性属于通量管结构，这是在磁场作用下，一种恒星际介质中较为常见的结构。

  如果这种等离子体透镜结构是由低温气体组成的，那么这就暗示低温云团必定构成了银河系质量的很大一部分。如果情况的确是如此，那么这将有望解决所谓“重子失踪谜团”。

  正常物质是由被称作“重子”的粒子组成的，最重要的包含有质子和中子。这些粒子组成了原子的主要结构，原子又进一步组成了行星、恒星和星系。在整个宇宙中，正常物质大约只占所有物质总量的1/6，其余剩下的大部分都被称为暗物质。这是一种可以产生引力作用，因而可以被探测到，但却无法看到的神秘物质。

  然而，即便是正常物质也存在着令人困惑的地方，因为根据宇宙的形成和演化理论预测，宇宙中重子物质的量应当要比目前观测到的量还要多出两倍左右。而假定此次观测到的等离体子透镜结构最终被证明是低温“云团”，那么这将大大有助于天文学家们解决“重子失踪谜团”。当然，正如贝尼斯特所指出的那样，要想最终证明这一点仍然还有非常长的路要走。

  接下来，利用“澳大利亚平方千米天线阵探路者”（ASKAP）设备，天文学家们应当有可能可以“成群结队”地大量发现这类等离子体透镜结构，贝尼斯特很期待这样的前景将帮他们最终确定这类结构的本质和起源。有关这项研究相关结果的详细论文已经发表在1月22日出版的《科学》杂志上。