天文學(xué)家不再追蹤光線,轉(zhuǎn)而關(guān)注時間本身的節(jié)奏,在銀河系附近發(fā)現(xiàn)了一個巨大暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)的線索。
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數(shù)十年來,天文學(xué)家一直通過尋找"缺失的光"來搜尋暗物質(zhì),但這一策略大多以失敗告終。如今,一支研究團隊嘗試了一種截然不同的方法:他們不再仰望星空,而是聆聽時間本身。通過分析遙遠(yuǎn)脈沖星節(jié)奏的微小變化,科學(xué)家們報告稱發(fā)現(xiàn)了跡象——一個巨大而不可見的物體正悄然漂移在銀河系我們所在的角落附近。
研究作者指出:"通過脈沖星加速數(shù)據(jù),我們首次在銀河系中識別并限定了暗物質(zhì)子暈的特性。"若這一解釋成立,這將成為迄今最有力的線索,表明暗物質(zhì)會形成致密團塊,且其中一團可能距離我們足夠近,足以影響恒星卻從不顯露蹤跡。
從微小時間偏差到暗物質(zhì)線索
研究人員沒有試圖直接觀測暗物質(zhì),而是提出了一個更簡單的問題:附近是否存在某個沉重的物體,即使它不可見?為此,他們借助了如同宇宙秒表般的脈沖星。這些天體高速旋轉(zhuǎn),并以驚人的規(guī)律性發(fā)射無線電脈沖。正常情況下,脈沖間隔幾乎不會改變。團隊重點關(guān)注了一種特殊構(gòu)型——一顆與伴星相互繞轉(zhuǎn)的脈沖星。這類雙星系統(tǒng)的運動規(guī)律已被充分掌握,就像行星繞太陽運行的軌跡一樣可預(yù)測。若無其他干擾,脈沖星信號的到達(dá)時間應(yīng)與理論預(yù)測幾乎完全吻合。
然而,當(dāng)科學(xué)家分析多年計時數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)了異常:脈沖星信號存在微小偏移,表明該系統(tǒng)正被某個方向牽引。這種效應(yīng)極其微弱但持續(xù)存在,符合引力作用特征而非隨機噪聲。為排除普通物質(zhì)的干擾,研究團隊掃描了天區(qū)中的可見天體(如恒星、氣體云),卻未找到任何能解釋該擾動的對象。在可見物質(zhì)缺位的情況下,唯一的解釋是一團不可見的質(zhì)量聚集。
通過估算產(chǎn)生此類計時偏差所需的引力強度,團隊推斷該隱藏物體的質(zhì)量需達(dá)太陽質(zhì)量的數(shù)千萬倍。這一質(zhì)量遠(yuǎn)超恒星或小型星團的范圍,卻符合暗物質(zhì)子暈的理論預(yù)測——即一個致密的暗物質(zhì)團塊正靜默穿過銀河系,距離近到足以影響附近脈沖星,卻始終不顯露真容。
僅靠引力繪制的不可見圖景
若獲證實,這一發(fā)現(xiàn)可能標(biāo)志暗物質(zhì)研究范式的轉(zhuǎn)變。天文學(xué)家或許無需再依賴遙遠(yuǎn)的星系碰撞或罕見的引力透鏡事件,而是可以利用散布在銀河系各處的脈沖星作為超靈敏引力傳感器,在"家門口"探測暗物質(zhì)。隨著時間推移,這種方法將有助于繪制銀河系的隱形結(jié)構(gòu),并檢驗關(guān)于暗物質(zhì)成分的不同理論。
研究作者表示,這項研究"為探測附近低質(zhì)量子暈提供了原理驗證,對從暗物質(zhì)本質(zhì)到星系形成等多個天體物理領(lǐng)域都具有重要意義"。但需注意,脈沖雙星數(shù)量稀少,微弱的計時效應(yīng)有時也可能源于尚未被理解的天體物理過程。因此,科學(xué)家仍需更多觀測和獨立信號才能最終確認(rèn)暗物質(zhì)子暈的存在。研究團隊補充道:"隨著直接加速測量數(shù)據(jù)數(shù)量和精度的提升,我們將對銀河系暗物質(zhì)子結(jié)構(gòu)獲得更嚴(yán)格的約束。"
該研究已發(fā)表于《物理評論快報》期刊。
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