一阵极速“暗物质飓风”正从地球上空呼啸而过

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一阵极速“暗物质飓风”正从地球上空呼啸而过

CNN据最近一篇报导,地球被宇宙飓风直接袭击。一群近100颗恆星,伴随着大量暗物质,瞄准我们毗邻的恆星,而我们无能为力;事实上,先头部队已经向我们冲来了。

如果天文学家的计算是正确的,那幺太阳係正在发生混乱的空间事件:一个巨大的暗物质“飓风”,正以每秒500公里(310mps)的疯狂速度呼啸而过。

我们看不见它,也感觉不到它——但这可能意味着直接探测到的暗物质比我们想像更接近了。

暗物质是宇宙最大的难题之一。我们从未直接探测到它,我们甚至不知道它到底是什幺——但我们知道它就在那里。我们可以根据恆星和星系的运动来推断它,这些恆星和星系的运动速度远远超过了观察到的质量。

所以外面还有别的东西,一些其他的质量产生引力来影响那些宇宙运动。我们甚至可以,根据这些运动,计算出看不见的质量。“暗物质”—无论是什幺——这是我们给这些质量的名字,科学家们正在研究直接探测它的方法。

但我们还没发展到这一步。那幺物理学家如何知道我们正处于一场巨大的暗物质风暴中呢?线索在于恆星的运动。

去年,随着盖亚卫星数据的发布,天文学家们发现了一条恆星流,这条恆星流是一个巨大的矮球状星系在许多年前被银河系吞噬后留下的正在溶解的残骸。

在银河系中已经发现了几条这样的恆星流,但是S1,正如现在所知道的,是不同寻常的,因为太阳系的邻近区域恰好在这3万颗恆星的路径。

它们中没有一个会击中我们——所以你可以放下面对任何你以为会被着火的星球袭击的恐惧——但这确实意味着,与这个被蚕食的矮星系的最后一点碎片相联繫的暗物质正沿着这条恆星流移动。

来自西班牙萨拉戈萨大学的理论物理学家CiaranO’Hare领导了一个研究小组,研究S1对银河系中小角落的暗物质的影响。

他们研究了S1流中暗物质密度和分布的不同模型,然后预测了这些模型的暗物质特徵,这些特徵可以被我们地球上的探测器捕捉到。

其中一个潜在的特徵是由假设的弱相互作用的大质量粒子产生的,称为WIMP。如果这些粒子存在,我们应该能够通过它们与电子或原子核的碰撞来探测它们,这会导致地球上的带电粒子反沖,产生可以被液态氙或晶体探测器捕捉到的光。

根据他们的计算,研究小组认为这些WIMP探测器不太可能看到S1的任何影响,儘管随着未来的技术变得更加精细和先进,有可能看到一些效果。

他们认为,轴子探测器——比如轴子暗物质实验——有更多的可能。在这一点上,轴子也只是假设的。如果它们存在,它们会非常轻,比电子轻5亿倍,而且它们可能是冷暗物质的主要成分。

根据理论物理学家皮埃尔·希基维(PierreSikivie,)的计算,在强磁场的作用下,这些我们看不见的超轻粒子可以转换成我们看得见的光子。

“到目前为止,如果S1流的暗物质成分足够冷,轴子晕面对S1流对S1流的敏感性最大,”研究人员在报告中写道。“一旦发现轴子质量,就可以很容易地从轴子功率谱中提取S1的独特速度分布。”

据我们所知,轴子暗物质实验也没有在S1检测出暗物质。但是,知道要寻找什幺可以帮助科学家们提高这种可能性——如果没有探测到暗物质,就改进探测技术,以便在未来继续对暗物质进行搜索。

研究小组的研究结果已经发表在《物理评论D》杂誌上。

唐·林肯(DonLincoln)是费米国家加速器实验室(FermiNationalAcceleratorLaboratory)的资深科学家。他是《大型强子对撞机:希格斯玻色子和其他让你大吃一惊的东西的神奇故事》的着作者,并製作了一系列科教片。

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