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  • 天文學(xué)家在銀河系首次探測(cè)到暗物質(zhì)蹤跡

    發(fā)布于 2012/08/01閱讀(1531)來源 ltrlw

    摘要

    一些科學(xué)家說,未來的十年將是暗物質(zhì)的十年,而探測(cè)這種神秘物質(zhì)的結(jié)果要么獲得成功,要么便是排除關(guān)于暗物質(zhì)到底是什么的最有希望的假設(shè)。

    內(nèi)容

      一些科學(xué)家說,未來的十年將是暗物質(zhì)的十年,而探測(cè)這種神秘物質(zhì)的結(jié)果要么獲得成功,要么便是排除關(guān)于暗物質(zhì)到底是什么的最有希望的假設(shè)。但是兩位天體物理學(xué)家表示,天文學(xué)家或許已經(jīng)在我們自己的銀河系中央探測(cè)到暗物質(zhì)的信號(hào)。

      美國(guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校的Kevork Abazajian和Manoj Kaplinghat在近日遞交給arXiv預(yù)印本服務(wù)器的一篇論文中報(bào)告說,來自美國(guó)宇航局(NASA)的星載費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)揭示了源自銀河系中心的一些額外的伽馬射線,它們可能是由彼此湮滅的暗物質(zhì)粒子所產(chǎn)生的。Abazajian表示:“這里肯定有一些來源,它符合對(duì)于暗物質(zhì)的解釋。”然而其他的研究人員認(rèn)為,這些額外的伽馬射線可能是Abazajian和Kaplinghat模擬伽馬射線通量的方式所產(chǎn)生的假象,或者可能源自更為普通的來源。

      天文學(xué)家有充分的證據(jù),證明暗物質(zhì)提供了大部分的引力,從而防止恒星沖出星系。而且,宇宙學(xué)家已經(jīng)指出,暗物質(zhì)占據(jù)了宇宙中所有物質(zhì)的85%。但是,物理學(xué)家并不知道暗物質(zhì)到底是什么。

      最主要的假設(shè)認(rèn)為,暗物質(zhì)可能是由弱作用大質(zhì)量粒子,或者說WIMPs構(gòu)成,這是由一些理論所預(yù)測(cè)的。WIMPs足夠多到可以產(chǎn)生大量引力,但卻與普通物質(zhì)僅有非常微弱的相互作用。每個(gè)星系都會(huì)在內(nèi)部形成一個(gè)巨大的WIMPs云團(tuán)。

      物理學(xué)家正在通過多種途徑尋找WIMPs。一些人正在嘗試用精致敏感的地下探測(cè)器找到它們。其他人則希望在全世界最大的粒子加速器——位于瑞士的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)——上生成WIMPs。當(dāng)WIMPs碰撞在一起形成普通物質(zhì),例如伽馬射線時(shí),它們也會(huì)彼此湮滅,并且天體物理學(xué)家如今正在梳理天空以尋找此類湮滅的跡象。

      Abazajian和Kaplinghat表示,400多位與費(fèi)米人造衛(wèi)星一道工作的研究人員或許已經(jīng)找到了證據(jù)。這兩位理論學(xué)家分析了采集自2008年8月至2012年6月的數(shù)據(jù),并聚焦于銀河系中央附近的一塊7度乘以7度的天空。相對(duì)于每4個(gè)能量量程,研究人員繪制了跨越這塊天空的輻射情況。他們將每個(gè)地圖負(fù)載于由費(fèi)米人造衛(wèi)星在這一區(qū)域發(fā)現(xiàn)的包括17個(gè)點(diǎn)狀伽馬射線源的“基準(zhǔn)模型”,一個(gè)源自銀河系中心普通輻射的“彌散”背景,和一個(gè)空間統(tǒng)一的背景之上。

      研究人員隨后將這些數(shù)據(jù)加載到另一個(gè)包括了來自暗物質(zhì)湮滅貢獻(xiàn)的模型中,其中包含了這些暗物質(zhì)分布的理論評(píng)估以及粒子湮滅如何產(chǎn)生伽馬射線。他們發(fā)現(xiàn),添加的暗物質(zhì)湮滅大大改善了這種加載,從而意味著那里有來自暗物質(zhì)的額外的伽馬射線。

      其他研究人員,包括美國(guó)伊利諾伊州巴達(dá)維亞市費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的Daniel Hooper已經(jīng)提出了類似的論斷。事實(shí)上,Abazajian之前曾極力反對(duì)這種解釋。但是Abazajian指出,新的分析表明,暗物質(zhì)假說在三個(gè)關(guān)鍵方向上符合了這些數(shù)據(jù)——它具有恰當(dāng)?shù)哪芰糠植肌⑶‘?dāng)?shù)目臻g分布,以及恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。他說:“當(dāng)我看到這些,我便想:‘不會(huì)吧!’”但是Abazajian警告說,伽馬射線也可能來自于一個(gè)并不是那么獨(dú)特的來源,例如之前未被發(fā)現(xiàn)的脈沖星。

      費(fèi)米人造衛(wèi)星研究團(tuán)隊(duì)成員之一、加利福尼亞大學(xué)圣克魯茲分校的理論天體物理學(xué)家Stefano Profumo表示,這些伽馬射線或許能夠用一種更為簡(jiǎn)單的方式加以解釋。Profumo說,Abazajian和Hooper的分析關(guān)鍵取決于彌散的星系背景模型。他說,該模型已被派生來描繪圍繞銀河系中心的一個(gè)更大的區(qū)域,并且“完全無(wú)視于星系中心的細(xì)節(jié)”。因此,他警告說,加載的數(shù)據(jù)在該模型上的使用可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)性的結(jié)果。盡管如此,Profumo依然贊同星系中心是尋找暗物質(zhì)證據(jù)的一個(gè)主要區(qū)域。

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