星系间的稀薄气体中，藏着宇宙中绝大部分普通物质。数十年来，科学家们一直面临着一个令人困惑的难题：根据宇宙大爆炸理论计算，宇宙中应当存在一定数量的普通物质，也就是重子物质，但当人们统计所有可见的恒星、星系和气体时，却发现超过一半的普通物质不知所终。这就是著名的“失踪重子问题”。

那么，宇宙中的普通物质为何会“失踪”？要理解这个问题，首先需要了解宇宙物质的组成。

在构成宇宙的“物质”部分中（不包括暗能量），约84%是暗物质，16%是普通物质（即重子物质）。而在这16%的普通物质中，只有不到10%以恒星、行星等可见形式存在，其余大部分一直未被找到。

但其实，这些物质并非真正消失，而是以高温低密度气体的形式存在。它们散布在星系之间，形成所谓的星系间介质。

艺术图描绘了快速射电暴穿越星系际介质的过程

由于这些气体每立方米仅有几个粒子，其密度仅为地球实验室能达到的最高真空的百万分之一，几乎不发射任何可探测的光线。传统望远镜即使运用X射线和紫外线观测技术，也只能捕捉到这些物质的“蛛丝马迹”，无法精确测量其总量。就像在浓雾中寻找隐形人，科学家知道它就在那里，却看不见、摸不着。

直到人类发现毫秒级宇宙闪光，此事才迎来转机。而破解这一谜题的关键，竟来自一种神秘的天文现象，那就是快速射电暴。这些来自深空的毫秒级超亮无线电波爆发，在千分之一秒内释放的能量相当于太阳一整天的输出。

科学家们收集分析了60个不同距离的快速射电暴数据，其中最近的距离地球1174万光年，最远的来自91亿光年外的星系。当这些强烈的无线电波穿越宇宙向地球传播时，犹如穿透迷雾的探照灯，揭示了沿途不可见物质的踪迹。

科学家们可以非常精确地测量无线电脉冲在不同波长下减慢了多少，这有效地计算了所有的重子。这种测量利用了等离子体色散效应：当无线电波穿过带电粒子时，高频波比低频波传播得更快。通过测量不同频率信号到达时间的差异，科学家们就能计算出信号路径上物质的总量。

而这只是一个开始。未来，随着越来越多的快速射电暴被探测并定位，人类将能够大幅提升对普通物质的追踪能力，从而绘制出宇宙网的真实面貌。

来源/《中国航天报·飞天科普周刊》，原标题《宇宙物质“失踪”之谜》

文/李博遥

编辑/戴敬宜