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宇宙正在發燒,科學家猜測可能和暗物質有關,銀河系也受影響

我們的宇宙誕生於

138億年前

的一場奇點爆炸,隨後的億萬年間,宇宙的溫度逐漸冷卻下來,同時也誕生了各種基本粒子。

宇宙正在發燒,科學家猜測可能和暗物質有關,銀河系也受影響

它們互相組成更多樣的物質,並在引力的作用下開始聚集,形成了我們如今看到的恆星和星系。這些星系之間往往相隔很遠,其中存在著大量的氣體雲團。

近日一項觀測結果顯示,星系際氣體的溫度比理論模擬下的溫度要高出了一些,一般來說如今宇宙的溫度應該趨於恆定狀態,但現在似乎宇宙發了

“低燒”

,科學家猜測,這可能和暗物質中的暗光子有關。

宇宙正在發燒,科學家猜測可能和暗物質有關,銀河系也受影響

上世紀30年代,瑞士天文學家Fritz Zwicky在他所觀測的一個星團中發現,星系間彼此繞行的速度要遠大於星系內可見質量下給定的速度,由此他認為,宇宙中可能存在一種目前人類無法觀測到的物質,正是這種物質在引力上拖曳了星系的軌跡,

並把這種看不見的物質稱為“暗物質“。

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科學家目前仍不確定暗物質究竟是什麼,也不知道它是如何產生的,但透過引力我們可以找到暗物質的蹤跡,透過恆星的運動和星團內星系的運動,天文學家一致認為,宇宙中存在著大量的暗物質。

根據假說,暗光子正是暗物質的形態之一,這些暗光子加熱了我們的宇宙,在一些特定情況下,

暗光子會轉化為常規粒子,同時散發出額外的熱量。

宇宙正在發燒,科學家猜測可能和暗物質有關,銀河系也受影響

觀測暗物質是一件非常困難的事,它不與光相互作用,只能透過引力異常來推斷它的存在,但暗光子就有些許不同,科學家認為,我們可以透過分析星系際氣體氫發射線中的萊曼-阿爾法森林去尋找那些暗光子。

類星體是宇宙中最明亮的天體,它們一般距離太陽系較遠。

宇宙正在發燒,科學家猜測可能和暗物質有關,銀河系也受影響

從類星體發出的光,要透過廣闊的星際空間才能到達地球。其中星系間物質對光的吸收將在光譜上產生一系列的吸收線,

位於氫的萊曼α發射線短波側會有密集的吸收線叢

,即萊曼-阿爾法森林。

之所以會出現這種現象,是因為當光子穿越星系際間的大量氣體時,會遇到密度較大的中性氫雲團。大部分的光子都能不受影響的穿過,但部分波長特殊的光子會被吸收,在光譜中留下缺失的吸收線。

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在到達地球的過程中,光子會遇到大量的中性氫雲團,同時因為宇宙在不斷膨脹,這些雲團的吸收線將會紅移到不同的波段上,從而在短波側留下一系列密集的吸收線叢,和長波側形成了鮮明對比。

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當光子穿越的中性氫雲團溫度比較低時,光譜中呈現的吸收線就是細長的一條,假如雲團十分不穩定,內部的粒子在劇烈運動,

就會導致雲團的溫度較高

,同時吸收線也會非常寬,透過觀察光譜吸收線的狀態,科學家就能測得宇宙間氣體雲的溫度。

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使用這種方法,研究人員對星系際的氣體雲的溫度進行了測量,分析顯示實際的結果要比計算機模擬的結果高出了一些,這表明在空曠的宇宙中,存在著一種我們尚未觀測到的熱源,正在加熱這些氣體雲。

研究人員認為,神秘的熱源可能正來自於暗光子

宇宙正在發燒,科學家猜測可能和暗物質有關,銀河系也受影響

宇宙間的正常光子可以傳遞電磁力,創造電和光,但暗光子不同,它可能承載著我們尚未了解的第五種基本作用力,而這種力並不在我們熟悉的尺度和空間下運作。

暗物質難以觀測,但它們都是有質量的,也是力的載體。雖然不與常規物質作用,但會和其他型別的暗物質粒子作用,在某種特殊作用情況下,這些暗光子就會偶發性的轉化為低頻光子,並和真正的常規光子混合在一起,表現出常規光子的特性,還會產生額外的熱量。

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研究人員在計算機的宇宙模擬演化中發現,假如把暗光子的轉化考慮進去,就能剛好對應的上實際觀測到的星際氣體溫度,誕生這也只是猜想之一,除此之外還有其他同樣合理的解釋。

目前我們對暗物質幾乎仍是一無所知,但大量的跡象都表明它可能的確存在。

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比如銀河系外圍恆星的公轉速度理論上來說要比內側的慢一些,只有這樣才能保持星系的結構穩定,但實際的速度卻比我們推測的要快上許多,在這樣的速度下,銀河系理應早就散架了,顯然它並沒有。

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合理的解釋就是,銀河系中存在著大量的暗物質,它們維持了星系的穩定。

對人類來說,瞭解暗物質是一個極大的挑戰,也許它會像過去的

“以太”

一樣,其實根本不存在,也可能它對宇宙來說至關重要,會對人類以後的理論造成重大影響和改變。

釋出於:河南