之前,東京大學戶谷友則教授團隊扔出個“宇宙炸彈”他們在銀河系外圍發現了一圈神秘的伽馬射線光殼,能量峰值卡在20GeV,形狀圓得像用圓規畫的,亮度還跟著離銀河中心的距離慢慢減弱。
這事兒在天文圈震驚了,有人說“找了一百年,暗物質終于肯露面了?”也有人撓頭,“別是又一場空歡喜,得再瞅瞅,暗物質這東西,在宇宙里存在感強得離譜,又神秘得要命。
咱們平時能看到的星星、星系,加起來也就占宇宙總質量的5%,剩下的95%里,暗物質占了八成多。
打個比方,宇宙這鍋濃湯,我們看到的恒星行星頂多算幾粒蔥花,暗物質才是那鍋湯底,沒它撐著,星系早散架了。
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暗物質這概念,最早是1933年一個叫弗里茨·茲威基的天文學家提出來的。
當時他盯著后發座星系團瞅,發現星系轉得太快了按可見物質的引力算,早該甩飛出去。
茲威基一拍桌子,“肯定有看不見的東西拽著它們!”結果同行大多覺得他在“腦補”,就像現在有人說“你這想法怕不是科幻小說看多了”,這概念就這么冷藏了幾十年。
一直到20世紀70年代,天文學家薇拉·魯賓才把這事兒重新提上日程。
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她觀測星系時發現個怪現象,星系外圍的恒星,公轉速度居然跟內側差不多快,正常來說,離中心越遠轉得越慢,就像甩繩子末端比中間慢。
魯賓一算,現有物質的引力根本拉不住這些恒星,只能再把茲威基的“暗物質”請出來。
這次科學界沒再當耳旁風,開始認真琢磨這“隱形人”到底是啥,科學家們找了各種證據支持暗物質存在。
引力透鏡效應就是個硬茬遠處星系的光經過大質量天體時會被“掰彎”,形成扭曲的像。
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但有時候,能看到的物質根本不夠產生那么強的引力,只能是暗物質在背后“使力”。
還有子彈星系團,兩個星系團撞在一起,可見物質跟暗物質“分家”了,引力透鏡顯示暗物質跑到了碰撞區域外圍,這用修改萬有引力定律根本解釋不通。
20GeV伽馬射線光殼,是暗物質“現身”還是新天體物理現象,別看證據一堆,想直接“抓”到暗物質,難如登天。
這東西不發光、不反光,連電磁波都懶得搭理,不參與強相互作用和電磁相互作用,就像個捂得嚴嚴實實的悶葫蘆,你怎么喊它都不應。
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科學家們試過各種辦法,地下埋探測器等它撞原子核,太空望遠鏡找它湮滅的痕跡,結果都沒拿到實錘。
戶谷友則團隊換了個思路,他們不直接“抓”暗物質粒子,而是盯著暗物質粒子“打架”后的“火花”。
理論上說,暗物質粒子要是撞在一起湮滅,可能會產生伽馬射線,就像兩個人相撞會掉東西,我們撿“東西”反推人存在。
這思路不算新鮮,但他們選的“戰場”很講究,他們把目光投向了銀河系外圍。
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這里背景干擾少,不像銀盤里擠滿了恒星、星云、脈沖星,各種伽馬射線源亂七八糟,而且暗物質分布相對均勻,就像在安靜的圖書館找一本書,比在菜市場容易。
團隊用了費米大面積望遠鏡2008年到2023年的公開數據,整整15年,數據量堆起來怕是比我家書架還高,處理數據的過程,簡直像在篩沙子里的金子。
他們把所有已知的伽馬射線源都去掉比如高速旋轉的脈沖星、黑洞吸積盤噴流,甚至銀河系本身的彌散輻射,一點點剝洋蔥,最后剩下個圓形的伽馬射線光殼。
這光殼能量特別集中,峰值正好在20GeV,形狀圓得不像話,亮度還跟著離銀河中心的距離慢慢降低,跟理論預言的暗物質分布幾乎完美重合。
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戶谷教授自己也挺謹慎,接受采訪時說,“這可能是人類首次‘觀測’到暗物質,但也可能是我們不知道的天體物理過程,得讓其他團隊再驗證驗證。
”這種態度挺科學,畢竟歷史上暗物質探測鬧過不少烏龍。
2010年有團隊說在銀河系中心發現暗物質信號,后來發現是脈沖星在“搗亂”,2013年另一個團隊的結果,最后證實是背景輻射沒處理干凈。
這些“錯誤”其實也有用,幫科學家完善了數據篩選方法,就像打游戲死多了才知道哪里有陷阱。
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現在其他研究團隊已經動起來了,有人用不同的數據分析方法復查,看看這個光殼是不是數據處理時“自欺欺人”就像我們看云總覺得像動物,其實只是巧合。
還有團隊計劃用下一代切倫科夫望遠鏡陣列,這玩意兒比費米望遠鏡靈敏得多,能更精確地測量伽馬射線的能量和位置,說不定能看出光殼更細的結構。
科學這東西,從來不是一錘子買賣,戶谷團隊發現的這個伽馬射線光殼,可能是暗物質“現身”的第一個信號,也可能只是宇宙給我們出的新謎題。
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但不管怎樣,從茲威基1933年拍腦袋提出暗物質,到現在快一百年了,人類就像在黑屋子里摸大象,摸到腿說是柱子,摸到耳朵說是扇子,慢慢拼湊真相。
說不定哪天早上醒來,就看到新聞說“暗物質實錘了”,到時候我們就能拍著胸脯說,“宇宙這鍋湯,湯底是啥。
我們終于搞明白了!”科學探索嘛,不就是在對對錯錯里慢慢往前挪,畢竟真相這東西,越躲貓貓越有意思,你說對吧?
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