丁肇中团队称或发现暗物质候选体 若确认意义重大


 发布时间:2020-12-05 22:21:13

加拿大滑铁卢大学和法国国家科研中心巴黎天体物理学研究所的天体物理学家,共同绘制出以银河系为中心的宇宙邻域3D地图,跨度近20亿光年。这是迄今描绘银河系周围宇宙状况的最完整图景,藉此可观察星系移动差异以确定物质和暗物质的分布情况。相关研究成果公布在最新一期《英国皇家天文学会月刊》的同行评审在线期刊上。该地图(左图)标注十字的部分为我们所处银河系的位置;用浅蓝和白色标注的区域代表较高浓度的星系;红色区域是被称为夏普利浓度的超星系团,聚集了附近宇宙中最大的星系;中间蓝色的地方为未开发的地区;星系很少的区域为深蓝色。这个超星系团的球形地图将促使科学家对于物质如何在宇宙中分布、暗物质的存在和分布情况等这些物理学中最大的谜团有更深入的了解。据物理学家组织网4月27日报道,加拿大滑铁卢大学科学计算学院副院长迈克·哈德森教授说:“星系的分布并不均匀,没有统一的模式而言,有高峰和低谷,很像山脉。我们想知道的是,在早期宇宙中是否有大型的结构起源于量子波动。

” 宇宙的膨胀是不均匀的,科学家已经观察到星系移动的不同。以往的模式并没有完全考虑到对这种运动的观察。哈德森及其研究团队对发现这种特有速度在结构上的反应很感兴趣。了解宇宙中物质的位置和运动,会帮助物理学家预测宇宙的膨胀,以及确定存在多少暗物质。这些星系运动的偏差是在大尺度上确定物质和暗物质分布的一个有价值的工具。暗物质是一个假设的物质粒子形式,在宇宙中占绝大多数的物质含量。它不发光也不反射光,因此不能被看到或被直接测量到。暗物质的存在和属性只能间接地通过其对可见物质和光的引力效应推断。哈德森指出,要更好地了解暗物质,则需要了解星系的形成及其所处的结构,如星系团、超星系团和其间的空隙。他们的研究团队下一步将与澳大利亚的研究人员合作,以更好完善这一地图。总编辑圈点 20亿光年的范围只是宇宙中一小块,好比大象的一条腿,但能画出初级的宇宙地图已很不容易。2000年前刚尝试画世界地图的人,只能摸清自己周边一隅;哪能想到今日世界的广阔、地貌的多样呢。

再过2000年,我们或许能手持一张高分辨率的环宇全图,游览附近的星系了,如果外星邻居允许的话。

加州大学天文学家利用欧航局(ESA)的XMM-牛顿太空望远镜与美国宇航局(NASA)的钱德拉X射线太空望远镜,在距地球4亿光年之处,发现巨大的星系际气体储存槽。这一发现成为迄今为止最强有力的证据,证明这些在宇宙中的弥漫之物,就是科学家不断寻找的丢失物质。这些宇宙“失踪家族”的成员与难以捉摸的暗物质不同,其主要由重子组成,即常规质子与电子。通常认为宇宙物质中有5%由重子物质组成,其虽微小,但是人类本身以及最大可观测宇宙范围内的发光天体都是由重子物质构成,其余是23%的暗物质和72%的暗能量。

而仅仅这么小的重子百分比中,尚有一半下落不明。科学家在对宇宙年龄的1/10处(即星系刚形成时)的星系间原子氢进行观测,可以估计出当时重子物质的量,要远多于现在的量,其他的重子物质就此丢失。而目前所有可见的恒星、星系和气体的物质总量,其实比丢失的部分还要小。此次研究观测到的对象即属于丢失的这一部分。研究人员指出,这一部分“失踪家族”,其观测难度有甚于暗物质。星系形成的流体动力学模拟显示,现今大量的重子物质可能存在于温度介于几十万摄氏度到一百万摄氏度之间的温热星系际物质(WHIM),以网络状弥漫于邻近宇宙,而不是位于恒星或者星系。

但在演化过程中,不断有炽热气体随星系风进入星系际空间,使这种气体云极其稀薄,就算被检测到,证据也颇为模糊。目前最行之有效的方法则是探测比氦重的元素的高电离吸收线。这些氧离子的谱线只能在紫外线和X射线波段才能被观测到。钱德拉与XMM-牛顿望远镜的强大技术使得这些观测成为可能。在2009年2月,加州大学天文学家在4亿光年外一个大型星系中“疑似”捕获到部分丢失的物质,当时数据显示其如果是这部分丢失物质,将十分符合宇宙学的标准模型。这种观测只能是间接的,需利用20亿光年外活跃星系核(AGN)中飞速成长的超大质量黑洞所发出的X光,窥探位于AGN与地球之间4亿光年处的玉夫座长城(Sculptor Wall),这是一个由数以千计的星系构成的长达数千万光年的大尺度宇宙结构,其中的WHIM会吸收AGN的X射线。

经过进一步探测与海量数据分析,现可预测其间WHIM含量约为每立方米6个质子。与此相比,银河系中每立方米拥有100万颗氢原子的弥散气体都算是很浓密了。该研究发表在最新出版的《天体物理学》杂志上。(张梦然) 凡是唯物主义者都该懂得物质决定意识的道理。如果仅占宇宙总物质5%的常规物质尚且“丢失”过半,那么人类在常规物质系统中往好里说也是意识不健全;而相对于整个宇宙,我们目前在认知能力方面则很可能和一个初生婴儿差不多。从这个角度看,加州大学天文学家发现“丢失”的重子,意味着人类又得到新的智慧。

这新的智慧使我们更有可能找到宇宙大家庭中,以暗物质和暗能量形式存在的其他兄弟姐妹。

暗物质 宇宙 粒子

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