星系之间的巨大的空隙之间到底存在什么物质呢?

星系之间的巨大空隙可以延伸数百万光年,并且可能看起来是空的。但这些空间实际上包含的物质多于星系本身。

科罗拉多大学博尔德分校的天文学家迈克尔·舒尔告诉Live Science说:“如果你用一立方米,就会有不到一个原子。” “但是当你把它全部加起来时,它就会占到所有普通物质的50%到80%之间。”

那么,所有这些问题从何而来?这是怎么回事?

星系之间的物质——通常被称为星系间介质,简称IGM——主要是热的电离氢(失去电子的氢)和一些较重的元素,如碳、氧和硅。虽然这些元素通常不会发出足够亮的光,以至于无法被直接看到,但科学家们知道它们的存在,是因为它们在经过的光线上留下的印记。

20世纪60年代,天文学家首次发现类星体——遥远宇宙中极其明亮和活跃的星系——不久之后,他们注意到类星体发出的光有缺失的部分。这些碎片被类星体和天文学家望远镜之间的某种东西吸收了——这就是IGM的气体。在那之后的几十年里,天文学家们发现了巨大的由气体和重元素组成的蛛网和丝状物,这些物质的总量超过了所有星系的总和。其中一些气体可能是大爆炸遗留下来的,但较重的元素暗示,其中一些来自古老的星尘,由星系喷射而出。

随着宇宙的膨胀,IGM最遥远的区域将永远与邻近的星系隔离,而更多的“郊区”区域在星系生命中扮演着重要的角色。在星系引力的影响下,IGM以每年约一个太阳质量(相当于太阳的质量)的速度缓慢累积到星系上,这大约是银河系中恒星形成的速度。

“IGM是星系中形成恒星的气体,”舒尔说。“如果我们没有气体下落,没有重力吸引,随着(星系中的)气体耗尽,恒星的形成将慢慢停止。”

为了探测IGM,天文学家也开始研究来自遥远星系的快速射电暴。利用这一技术和类星体光的研究,天文学家们继续研究IGM的特性,以确定其变化的温度和密度。

舒尔说:“通过测量这种气体的温度,你可以得到它起源的线索。”“它让我们知道它是如何变热的,以及它是如何到达那里的。”

虽然气体在星系之间无处不在,但它并不是唯一存在的东西;天文学家也发现了恒星。这些恒星有时被称为星系间恒星或流氓恒星,人们认为它们是由黑洞或与其他星系的碰撞从其诞生的星系中抛出的。

事实上,在太空中航行的星星可能相当常见。2012年发表在《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)上的一项研究报告称,在银河系边缘有超过650颗这样的恒星,据一些人估计,那里可能有数万亿颗。

“我们在宇宙红外背景实验中的结果表明,来自恒星的光中有一半来自星系外的恒星,但我认为这目前还不是广为接受的观点”Michael Zemcov罗切斯特理工学院的天文学家,结果在2014年的一篇论文发表在《科学》杂志上,告诉生活科学”(有多少星系恒星)是一个悬而未决的问题。”