許多人都聽過這樣一個經(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，他們失望地離開了，因為并沒有任何鬼魂出現(xiàn)。直到后來，當他們翻閱在老房子里拍攝的照片時，驚恐地發(fā)現(xiàn)原來那個神秘的幽靈一直在樓梯上凝望著他們。在一項新的研究中，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。在對一個熟悉的星系進行觀測后，研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)了一個巨大的“幽靈”。我們的身體、地球和周圍所有的物質(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罐子里，然后從中隨機選擇一個粒子，你認為它會是從哪里來的？它會不會來自另一個人？又或者來自另一顆行星？然而事實卻是，重子很可能來自星系之間的空間。這是因為宇宙中90%的重子都是在星系之外。在宇宙只有幾十萬歲的時候，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。它們在微小的密度漲落下泛起漣漪，隨著時間的推移，漲落在引力的作用下被放大，從而形成了穿過宇宙的細絲網(wǎng)絡(luò)。○ 對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)點上，推動氣體外流向星系周介質(zhì)流回。| 圖片來源：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)量黑洞通過積累重子而成長，并在此過程中釋放能量。年輕恒星的光芒、超新星爆炸和黑洞的強度都有重要的影響：它們驅(qū)動著氣體在星系中流進和流出。這些過程對于調(diào)節(jié)星系的成長和在恒星之間混合不同的化學(xué)元素是必不可少的。沒有這樣的混合，我們就不會存在。我們血液中的一些鐵來自超新星，碳來自早已死亡的恒星的灰燼……正如卡爾·薩根所說的那樣：“我們都是星塵”。一些氣體流在恒星形成和黑洞成長的驅(qū)動下可以逃離星系，這些被稱為星系風的星系外流會進入“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。這些風將星系中形成的重元素帶到CGM中，其中的一些元素會在稍后“落”回來，也許會進入到新的恒星系統(tǒng)中；而其余的則永遠地留在了星系際空間中。這一過程的細節(jié)可用計算機模擬來詳盡地呈現(xiàn)，并且我們也可以對真實宇宙中星系周圍的外流進行測量，但是我們還沒能在非常大的尺度上直接觀測到它們。直到現(xiàn)在。天文學(xué)家使用了位于夏威夷的一個名為KCWI的儀器來對星系進行觀測，他們觀測的那個星系是天文學(xué)家已經(jīng)研究了一段時間的星系樣本的一部分。天文學(xué)家之所以對這些星系感興趣，是因為它們正以每秒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)家認為這些星系中的大多數(shù)都是由兩個星系碰撞合并而形成的。研究所用到的KCWI并非普通的相機。它負責測量望遠鏡收集的光譜，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)的成像相機更多的東西。當天文學(xué)家第一次看到KCWI的數(shù)據(jù)時，他們瞬間起了雞皮疙瘩。雖然他們預(yù)期到了應(yīng)該會有新的發(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多萬光年。這個發(fā)光的巨大星云使中心星系相形見絀，但如果不是KCWI，天文學(xué)家根本不會注意到它的存在。
○ 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。| 圖片來源：Jim Geach, David Tree, Peter Richardson, Games and Visual Effects Research Lab, University of Hertfordshire
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