星系对撞背后的真相:暗物质到底是什么?

2015年4月1日 上午1:19

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星系对撞背后的真相:暗物质到底是什么?

   暗物质是最大的科学谜题之一。宇宙中的大量物质都是暗物质,它们是看不见的,也和我们所感受到的任何东西都不一样。关于暗物质有很多理论,但是没有一 个能一统江湖。在瑞士洛桑联邦理工学院和爱丁堡大学进行的一项合作研究中,科学家考察了在长达几十亿年的时间里,在星系团的相互碰撞中,暗物质的行为模式 是什么样的。

   虽然宇宙中90%以上的物质都是暗物质,宇宙中四分之一以上的能量来源于暗物质,但是我们对于暗物质知之甚少。天文学家所持的一个主流观点是,暗物质是由一种我们还没有发现的新型次原子粒子构成的。还有更异乎寻常的理论认为,暗物质是一种量子亏损,是异次元的质量,甚至是引力的一种变形。

   我们确切知道的是,暗物质会通过引力与宇宙结构相互影响,会改变宇宙结构的形态。例如,暗物质会使穿过它们的光发生弯曲,使远距离空间物体的形象发生扭曲。而且,暗物质会加速星系团中星系的移动。星系团是几百个星系的集合,其中包含的恒星、行星和气体数量是真正的天文数字。星系团中也有90%的物质是 暗物质,所以是理想的研究对象,特别是星系团相互碰撞而导致它们中的暗物质发生互动的时候。

   瑞士洛桑联邦理工学院的David Harvey研究了星系团的碰撞,发现了关于暗物质的性质的若干线索。他和他的同事一共研究了72个星系团碰撞的数据。这些宇宙大碰撞发生在长达几十亿年 的时间里,是星系团因为其自身的庞大质量相互吸引而发生的。当星系团发生碰撞时,每个星系团中的暗物质都会与另一个星系团中的暗物质发生互动,为我们提供 了研究暗物质的独特机会。

   Harvey的数据来自于Chandra X射线太空望远镜和哈勃望远镜,其中也包括著名的子弹星系团大碰撞,这次特殊的碰撞实际上是目前掌握的证明暗物质存在的最好证据。

   研究人员分析了这些碰撞的数据,衡量了当另个星系团碰撞时其中暗物质的动量的变化。在地球上的实验告诉我们,当次原子粒子互动时,它们会交换动量。因此,根据碰撞后暗物质动量的变化,研究者就可以了解它们的性质。

   令人惊讶的是,研究发现,星系团中的暗物质的碰撞时只是互相穿过。这意味着暗物质粒子之间并没有发生互动,从而也没有因此放慢速度。相反,虽然暗物质似乎会与可见物质发生非引力性的互动,但是它们彼此之间却不会互动。

来源: tech.huanqiu.com

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