宇宙中的物质分布一直是天文学和宇宙学研究的核心问题，重子物质作为构成星系、恒星及生命的基础，其总量和分布状况直接影响着我们对宇宙结构形成和演变的认知。尽管现代宇宙学模型预测了重子物质的总体丰度，但实际观测却长期存在“失踪重子”的困惑，大约有超过半数的重子物质无法直接在星系或星系团中被观测到，这也成为宇宙学领域极具挑战性的难题之一。近年来，借助快速射电暴（Fast Radio Bursts, FRBs）这一新兴天文工具，科学家们实现了对宇宙中稀薄且隐匿的气态物质进行前所未有的探测，成功解开了失踪重子物质的神秘面纱。快速射电暴是一种来自遥远星系、持续时间极短但强烈的电波信号，它们的信号在穿越宇宙中的电离气体时会发生色散，这一特性使得研究者能够准确估算经过信号路径上的电子密度。通过对大量快速射电暴事件的观测并定位其宿主星系，科学家们能够进行宇宙重子物质的统计与分区分析。最新一项研究成果基于大规模的快速射电暴观测数据，成功将宇宙中的重子物质按分布所在分为星系内部、星系团以及广泛存在于星系之间的星际介质和星际气体组成的宇宙网。
这一划分不仅验证了宇宙中大量重子以稀薄、离子化气态形式散布于星系间和群簇外部，而且明确量化了不同环境中重子所占的比例。研究结果显示，大约70%的重子物质以低密度、离子化状态存在于星系间介质(IGM)和宇宙网中，数量远超星系内可见物质的总和。这个富含气体的宇宙网作为连接星系和星系团的庞大结构网络，为宇宙中的物质流动、能量交换和大尺度结构的形成提供了基础框架。此前，由于技术手段限制，这些稀薄且离子化的气态重子难以被直接探测，宇宙学家只能通过间接模型推断其存在。而快速射电暴的色散测量技术突破了这一瓶颈，实现了对“看不见”的宇宙气体的量化测量。除此之外，这一研究也验证了宇宙反馈机制在星系演化中的重要作用。
星系内部的恒星形成、超新星爆发及活动星系核所释放的能量，通过冲击和加热星系周围气体，促使大量重子从星系扩散到星系间介质，改变了物质的空间分布。研究中发现，强效的反馈过程能够有效清空星系及其晕区的重子，富集到宇宙大尺度结构中。这不仅与现代宇宙学模拟结果高度一致，也为解决长期困扰研究者的宇宙学参数“ S8张力”提供了潜在线索。S8张力指的是宇宙学模型预测的物质聚集程度与观测数据存在微妙偏差，而反馈机制导致的物质功率谱抑制有助于缓解这一不一致问题。重子物质的精准划分还为理解宇宙中的暗物质分布和引力结构提供了坚实基础。约半数的暗物质被束缚于塌缩形成的暗物质晕中，而大部分重子则游离于更为广袤的宇宙网中助推大尺度结构演化。
这一发现呼应了宇宙网理论，也预示着未来天文观测将进一步揭示暗物质与重子之间复杂的相互作用。展望未来，随着更多快速射电暴事件的精准定位和观测，天文学家能够对宇宙网中不同密度和温度的气体性质展开更详尽的研究。这将有助于厘清星系形成过程中的物质循环规律、星系团内部及其周边物理环境的演变机制。同时，宇宙大尺度结构的气体动态信息对理解宇宙暗能量性质、宇宙膨胀历史也具有重要意义。综上所述，借助快速射电暴技术的新突破，人类首次以全局视角揭示了一个充满离子化气体的宇宙网络，这不仅破解了长期以来困扰天文学界的失踪重子问题，也深化了对宇宙物质分布与结构形成的理解。通过精确划分重子物质在星系、星系团及星系间介质中的分布比例，科学家们为宇宙学模型的完善和宇宙历史的解读奠定了坚实基础。
这一革命性的发现将推动未来宇宙学和天体物理学的研究，助力我们更全面地认识宇宙的宏伟图景和演化奇迹。
