暗物質現身?科學家:銀河系中心正在發生極為奇怪的事

天空之城 2021/03/06 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城

 

我們生活在銀河系內。而銀河系的中心有許多謎團。其中之一是科學家不知道為什麼銀心區域會產生異常明亮的超高能伽馬射線輻射。

銀河系中心。ESO / S. Brunier

最近兩位科學家將這一謎團和另一個困擾了科學家半個多世紀的謎團——暗物質之謎聯繫了起來。他們認為,銀河系中心區域暗物質密度很高,暗物質粒子會在那裡轉化成常規物質粒子,繼而產生超量的伽馬射線。

根據科學家的估算,暗物質占到了整個宇宙物質總量的80%以上。科學家根據星系自轉速度推測,宇宙中存在著額外的引力源。這些引力源看不見,因此被叫做暗物質。

科學家一直在致力於尋找暗物質,並提出了許多理論。但是幾十年過去了,仍然一無所獲。而不斷湧現的觀測證據仍然在鞏固暗物質理論的地位。許多科學家相信暗物質是一種身份不明的粒子。它不和光相互作用,也不產生強核力。暗物質粒子可能會與弱核力有關,但卻也難以被證明。

也許此刻有上萬億的暗物質粒子正在默默地穿越我們的身體,但我們卻毫無察覺。不過暗物質卻可以用引力證明自己的存在。在這個宇宙中,只要有品質和能量,一切都會產生引力。因此一直以來,唯一可以研究暗物質的方式,是研究它們和普通物質之間的引力互動——比如研究星系中恒星們的運動特點。

但是1月28日發表在論文預印本網站arXiv上的一篇文章認為,暗物質有另外的行為方式。

伽馬射線是一種超高能電磁輻射,通常是由宇宙中的高能事件產生的。比如超新星爆發。但是近年來科學家卻發現,我們的銀河系中心產生的伽馬射線量,要遠遠多於這些災難性事件產生的伽馬射線總和。

論文從此切入,認為銀河系中心產生的超量伽馬射線與一種高能電子有關。

電子是輕子的一種。而這些高能電子產生伽馬射線的能力,要比災難性天體事件強得多。這些電子本身是難以探測的,因為它們非常微小。但是當它們大批穿越星際空間時,會偶發性地和光子發生碰撞。碰撞會讓光子攜帶的能量猛增,使之躍入伽馬射線的頻段。

碰撞可以解釋銀河系中心為什麼會產生那麼多的伽馬射線。但是問題是,這些高能電子是從哪裡來的?

粒子天體物理重點實驗室的兩位元科學家(署名為Sun Xu-Dong和Dai Ben-Zhong)在論文中闡述了假想中的暗物質粒子在極端環境中因引力而發生碰撞,並形成普通物質粒子在理論上的可能性。

根據他們提供的理論模型,暗物質粒子可以轉化成輕子。它們會在引力的作用下發生碰撞,進而湮滅。而湮滅的產物就是高能電子。

從地球角度看到的銀河系。ESO / S. Brunier

這樣的湮滅在銀河系中心這樣的地方會變得更容易發生,因為科學家相信,銀河系中心通常是暗物質密度最高的地方。湮滅產生的高能電子進而在穿越星際空間時和光子碰撞,將其轉化為伽馬射線。所以我們才會發現,銀河系中心會產生超量的伽馬射線。

這只是個假說,但它為我們提供了一條新的思路:暗物質是否真的會變成普通物質呢?

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