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11月16日

物理学家寻找暗物质晕在星系气体中晕动时留下的痕迹

作者 : admin | 分类 : 电子技术 | 超过 7 人围观 | 已有 0 人发表了看法
原标题:物理学家寻找暗物质晕在星系气体中晕动时留下的痕迹

物理学家寻找暗物质晕在星系气体中晕动时留下的痕迹

寻找暗物质一种被认为构成宇宙中绝大多数物质的未知无形物质正处于十字路口。虽然有人提议将近70年前并且已经用大型粒子对撞机、地下深处的探测器甚至太空中的仪器进行了密集的搜索,但仍然没有找到。

但是天文学家已经承诺不遗余力并开始向银河系撒下更大的网。这个想法是从天体物理物体中提取信息,这些物体可能在经过时目睹了其中的大部分。我们刚刚提议这样做的新方法通过追踪银河气体——这可能有助于告诉我们它实际上是由什么组成的。

物理学家认为,暗物质有一种倾向,即通过重力将自身构造成晕圈和子晕圈的层次结构。这些团块的质量属于一个光谱,质量较低的团块预计会更多。它们的亮度有限制吗?这取决于暗物质粒子的性质。

温暖还是寒冷

暗物质不能直接看到。我们知道它的存在是因为我们可以看到它对周围物质的引力效应。有不同的理论暗物质究竟是什么。标准模型表明它是冷的,这意味着它移动非常慢,只能通过重力与其他物质相互作用。这与它是由粒子组成的是一致的被称为轴子或弱光子。然而,另一种理论认为它是温暖的,这意味着它以更高的速度移动。一个这样的候选粒子是无菌中微子。

这位艺术家的印象显示了银河系周围预期的暗物质分布。

如果暗物质是冷的,一个银河系类型的星系可能包含一个或两个重达1010个太阳的子晕,最有可能是数百个质量约为108个太阳的子晕。如果暗物质是暖的,那么比108个太阳轻的光环就不容易形成。所以计算光团暗晕可以告诉我们一些关于暗物质的性质。

光环印记

我们相信低质量晕的存在可以通过仔细计划的观测来揭示。天文学家已经非常擅长这种利用暗物质晕进行捉迷藏的游戏,并且已经设计出观测方法来收集它们留下的损害。

迄今为止,观测主要针对银河系中恒星分布的变化。例如,大麦哲伦星云,一个围绕我们的星系运行的较小星系,似乎有一个足够大的暗物质晕引发巨大的尾流–推动来自广阔区域的恒星同步运动。

一些被认为在银河系内呼啸而过的较小暗物质晕可能偶尔会穿透大型恒星特征,比如球状星团(恒星的球形集合),留下泄密的漏洞在他们身上。暗物质晕也能影响光如何在天体物理物体周围弯曲,这个过程叫做引力透镜。

但是恒星分布中留下的信号很弱,容易与恒星自身的运动混淆。探索光环效应的另一种方法是观察它所影响的星系气体。星系有大量热气(温度约为106开尔文)延伸到它们的边缘,为捕捉这些暗物质晕提供了一张宽大的网。

利用分析计算和计算机模拟的结合,我们已经表明,重于108个太阳质量的暗晕可以压缩它们正在移动的热气。这些将在气体密度中产生局部尖峰,可以通过x光望远镜捕捉到。据预测,这将是微小的,大约百分之几,但它们将在即将到来的猞猁和雅典娜望远镜。

我们的模型还预测了较冷的银河气体(温度在105 K左右)将更加显著。这意味着较冷的气体可以比热气体更灵敏地记录暗物质晕的通过。

观察暗物质引起的气体波动的另一个有希望的方法是通过宇宙微波背景的光子(轻粒子)——宇宙大爆炸留下的光。这盏灯散开热气体中高能电子的探测方式,为其他研究提供了一种补充方法。

在接下来的几年里,这种新方法可以用来测试暗物质的模型。不管在预测的数字中是否发现了108个太阳质量以下的暗物质晕,我们都会学到一些有用的东西。如果数字匹配,标准宇宙模型将通过一项重要的测试。如果它们缺失,或者比预期的少得多,标准模型将被排除,我们将不得不寻找一个更可行的替代方案。

暗物质仍然是个谜,但是要解决它还有大量的工作要做。无论答案是来自地球上的仪器还是天体物理探测器,这无疑将是本世纪最重要的发现之一。返回搜狐,查看更多

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