科學家在銀河系內發現暗物質“子暈”。
![]()
理論上,包裹著星系的暗物質“暈”是由大量“子暈”和“子子暈”組成的。
P. Madau / J. Diemand / M. Kuhlen
近日科學家通過辨別宇宙的精確自然時鐘——脈沖星脈沖中的細微差異,在距離我們只有3260光年的地方,在天文學意義上僅“咫尺之遙”的銀河系空間內,發現了一個看不見的巨無霸。
這個巨無霸位于銀河系中心方向,略高于銀道面,其質量相當于1000萬個太陽,大部分質量集中在一個直徑大約2600多光年的范圍內。
在1月29日的《物理學評論快報》上,來自美國阿拉巴馬大學亨茨維爾分校的Sukanya Chakrabarti等人認為,這個巨無霸是一個暗物質團塊,且是一種科學家以前從未發現過的類型——“子暈”。
所謂暗物質,是一種不發光、不吸收也不反射電磁波的不可見物質。它占宇宙質能總和(物質+能量)的26.8%,是普通物質(原子、分子等)的5倍多,主導著宇宙大尺度結構的形成。人們目前僅能通過暗物質引力對周邊宇宙的影響對此加以證實。因此也有人猜想,暗物質是來自另一個維度的引力滲透。
研究稱,包括我們銀河系在內的大部分星系,都“浸泡”在巨大的暗物質“暈(halo)”中。科學家推測這樣的“暈”中還存在著無數被稱為“子暈(subhalo)”的較小團塊,但一直未能找到觀測證據。現在,人們終于在距離太陽大約1000秒差距的地方,發現了一個。
暗物質“子暈”是在大質量暗物質暈內部,因引力約束而形成的較小尺度的暗物質結構。它們是在宇宙結構形成過程中,通過等級成團機制產生的次級暗物質團塊,可能會呈現出“暈中暈”的層級結構。例如暗物質“暈”中有“子暈”,“子暈”中可能還會包含更小的“子子暈”等。“子暈”的質量跨度極大。最大的可達星系團級——太陽的101?倍;最小的可能比地球還小。“子暈”在宿主“暈”內呈準各向同性分布。
發現“子暈”的難度相當大。研究人員在此過程中利用了一種名為“脈沖星”的恒星殘骸。脈沖星會以固定且極其精確的頻率發射無線電波。當這些無線電波在穿越空間到達地球過程中,可能會受引力影響而發生變化。通過分析這種極為細微的變化,人們就能推算出哪里可能有暗物質存在。
在分析了總計53顆脈沖星傳來的信號后,研究人員發現其中2顆相鄰脈沖星發出的脈沖信號速率會發生細微的變化,暗示這些信號可能受到了某種大質量物體的引力影響。
研究人員將附近總計19顆脈沖星納入了研究,發現該觀測結果無法用受到恒星或氣體云的影響來解釋,因此最大的可能就是暗物質在作祟。
鑒于暗物質理論對暗物質“子暈”的分布特點有不同的預言,如果科學家能夠繪制出銀河系內所有暗物質“子暈”的分布圖,那么暗物質的本質就呼之欲出了。而這,也正是研究人員接下來要努力的方向。
參考
Constraints on a dark matter subhalo near the sun from pulsar timing
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/29xz-nt5z
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.