許多人都聽(tīng)過(guò)這樣一個(gè)經(jīng)典的鬼故事：一群幽靈獵人前往一座相傳鬧鬼的老房子，但在徹底地搜索之后，他們失望地離開(kāi)了，因?yàn)椴](méi)有任何鬼魂出現(xiàn)。直到后來(lái)，當(dāng)他們翻閱在老房子里拍攝的照片時(shí)，驚恐地發(fā)現(xiàn)原來(lái)那個(gè)神秘的幽靈一直在樓梯上凝望著他們。在一項(xiàng)新的研究中，天文學(xué)家也經(jīng)歷了一次類似的事件，只是它帶給我們的是驚喜而非驚恐。在對(duì)一個(gè)熟悉的星系進(jìn)行觀測(cè)后，研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的“幽靈”。我們的身體、地球和周?chē)械奈镔|(zhì)世界都是由一種叫做“重子”的粒子構(gòu)成的。重子物質(zhì)就是“普通”物質(zhì)，它指的是那些由三個(gè)夸克組成的復(fù)合粒子。假如你能把宇宙中所有的重子都放在一個(gè)罐子里，然后從中隨機(jī)選擇一個(gè)粒子，你認(rèn)為它會(huì)是從哪里來(lái)的？它會(huì)不會(huì)來(lái)自另一個(gè)人？又或者來(lái)自另一顆行星？然而事實(shí)卻是，重子很可能來(lái)自星系之間的空間。這是因?yàn)橛钪嬷?0%的重子都是在星系之外。在宇宙只有幾十萬(wàn)歲的時(shí)候，重子物質(zhì)和暗物質(zhì)構(gòu)成了宇宙中的大部分物質(zhì)，它們混合在幾乎均勻的迷霧之中。它們?cè)谖⑿〉拿芏葷q落下泛起漣漪，隨著時(shí)間的推移，漲落在引力的作用下被放大，從而形成了穿過(guò)宇宙的細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)。○ 對(duì)宇宙中氣體的大尺度分布的模擬。星系形成于宇宙網(wǎng)中密集的節(jié)點(diǎn)上，推動(dòng)氣體外流向星系周介質(zhì)流回。| 圖片來(lái)源：Jim Geach & Rob Crain我們將這種網(wǎng)絡(luò)稱為宇宙網(wǎng)。在宇宙網(wǎng)密度最高的地方，星系形成了。大爆炸后的幾億年后，在這些星系中，恒星中的氫開(kāi)始燃燒，核聚變產(chǎn)生了包括碳和氧在內(nèi)的重元素。劇烈的恒星爆炸形成了其他的重元素。在星系的中心，超大質(zhì)量黑洞通過(guò)積累重子而成長(zhǎng)，并在此過(guò)程中釋放能量。年輕恒星的光芒、超新星爆炸和黑洞的強(qiáng)度都有重要的影響：它們驅(qū)動(dòng)著氣體在星系中流進(jìn)和流出。這些過(guò)程對(duì)于調(diào)節(jié)星系的成長(zhǎng)和在恒星之間混合不同的化學(xué)元素是必不可少的。沒(méi)有這樣的混合，我們就不會(huì)存在。我們血液中的一些鐵來(lái)自超新星，碳來(lái)自早已死亡的恒星的灰燼……正如卡爾·薩根所說(shuō)的那樣：“我們都是星塵”。一些氣體流在恒星形成和黑洞成長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)下可以逃離星系，這些被稱為星系風(fēng)的星系外流會(huì)進(jìn)入“星系周介質(zhì)（CGM）”，這是星際介質(zhì)（恒星之間的物質(zhì)）和更廣泛的星系際介質(zhì)（星系之間的物質(zhì)）之間的界面。這些風(fēng)將星系中形成的重元素帶到CGM中，其中的一些元素會(huì)在稍后“落”回來(lái)，也許會(huì)進(jìn)入到新的恒星系統(tǒng)中；而其余的則永遠(yuǎn)地留在了星系際空間中。這一過(guò)程的細(xì)節(jié)可用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)詳盡地呈現(xiàn)，并且我們也可以對(duì)真實(shí)宇宙中星系周?chē)耐饬鬟M(jìn)行測(cè)量，但是我們還沒(méi)能在非常大的尺度上直接觀測(cè)到它們。直到現(xiàn)在。天文學(xué)家使用了位于夏威夷的一個(gè)名為KCWI的儀器來(lái)對(duì)星系進(jìn)行觀測(cè)，他們觀測(cè)的那個(gè)星系是天文學(xué)家已經(jīng)研究了一段時(shí)間的星系樣本的一部分。天文學(xué)家之所以對(duì)這些星系感興趣，是因?yàn)?strong>它們正以每秒1000公里甚至更高的速度向外噴出氣體。并且與大多數(shù)星系相比，它們非常致密。天文學(xué)家認(rèn)為這些星系中的大多數(shù)都是由兩個(gè)星系碰撞合并而形成的。研究所用到的KCWI并非普通的相機(jī)。它負(fù)責(zé)測(cè)量望遠(yuǎn)鏡收集的光譜，將光分散到不同的頻率或顏色。這使得他們可以看到比傳統(tǒng)的成像相機(jī)更多的東西。當(dāng)天文學(xué)家第一次看到KCWI的數(shù)據(jù)時(shí)，他們瞬間起了雞皮疙瘩。雖然他們預(yù)期到了應(yīng)該會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)，但仍被眼前的結(jié)果震撼。環(huán)繞星系的是一片巨大的發(fā)光氣體云，形似沙漏，直徑寬約30多萬(wàn)光年。這個(gè)發(fā)光的巨大星云使中心星系相形見(jiàn)絀，但如果不是KCWI，天文學(xué)家根本不會(huì)注意到它的存在。
○ 用KCWI的數(shù)據(jù)所繪制的圖，顯示出了巨大的Makani星云和快速的外流。| 圖片來(lái)源：Jim Geach, David Tree, Peter Richardson, Games and Visual Effects Research Lab, University of Hertfordshire
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