宇宙正在发烧,科学家猜测可能和暗物质有关,银河系也受影响
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我们的宇宙诞生于138亿年前的一场奇点爆炸,随后的亿万年间,宇宙的温度逐渐冷却下来,同时也诞生了各种基本粒子。
它们互相组成更多样的物质,并在引力的作用下开始聚集,形成了我们如今看到的恒星和星系。这些星系之间往往相隔很远,其中存在着大量的气体云团。 近日一项观测结果显示,星系际气体的温度比理论模拟下的温度要高出了一些,一般来说如今宇宙的温度应该趋于恒定状态,但现在似乎宇宙发了“低烧”,科学家猜测,这可能和暗物质中的暗光子有关。
上世纪30年代,瑞士天文学家Fritz Zwicky在他所观测的一个星团中发现,星系间彼此绕行的速度要远大于星系内可见质量下给定的速度,由此他认为,宇宙中可能存在一种目前人类无法观测到的物质,正是这种物质在引力上拖曳了星系的轨迹,并把这种看不见的物质称为“暗物质“。
科学家目前仍不确定暗物质究竟是什么,也不知道它是如何产生的,但通过引力我们可以找到暗物质的踪迹,通过恒星的运动和星团内星系的运动,天文学家一致认为,宇宙中存在着大量的暗物质。 根据假说,暗光子正是暗物质的形态之一,这些暗光子加热了我们的宇宙,在一些特定情况下,暗光子会转化为常规粒子,同时散发出额外的热量。
观测暗物质是一件非常困难的事,它不与光相互作用,只能通过引力异常来推断它的存在,但暗光子就有些许不同,科学家认为,我们可以通过分析星系际气体氢发射线中的莱曼-阿尔法森林去寻找那些暗光子。 类星体是宇宙中最明亮的天体,它们一般距离太阳系较远。
从类星体发出的光,要通过广阔的星际空间才能到达地球。其中星系间物质对光的吸收将在光谱上产生一系列的吸收线,位于氢的莱曼α发射线短波侧会有密集的吸收线丛,即莱曼-阿尔法森林。 之所以会出现这种现象,是因为当光子穿越星系际间的大量气体时,会遇到密度较大的中性氢云团。大部分的光子都能不受影响的穿过,但部分波长特殊的光子会被吸收,在光谱中留下缺失的吸收线。
在到达地球的过程中,光子会遇到大量的中性氢云团,同时因为宇宙在不断膨胀,这些云团的吸收线将会红移到不同的波段上,从而在短波侧留下一系列密集的吸收线丛,和长波侧形成了鲜明对比。
当光子穿越的中性氢云团温度比较低时,光谱中呈现的吸收线就是细长的一条,假如云团十分不稳定,内部的粒子在剧烈运动,就会导致云团的温度较高,同时吸收线也会非常宽,通过观察光谱吸收线的状态,科学家就能测得宇宙间气体云的温度。
使用这种方法,研究人员对星系际的气体云的温度进行了测量,分析显示实际的结果要比计算机模拟的结果高出了一些,这表明在空旷的宇宙中,存在着一种我们尚未观测到的热源,正在加热这些气体云。 研究人员认为,神秘的热源可能正来自于暗光子
宇宙间的正常光子可以传递电磁力,创造电和光,但暗光子不同,它可能承载着我们尚未了解的第五种基本作用力,而这种力并不在我们熟悉的尺度和空间下运作。 暗物质难以观测,但它们都是有质量的,也是力的载体。虽然不与常规物质作用,但会和其他类型的暗物质粒子作用,在某种特殊作用情况下,这些暗光子就会偶发性的转化为低频光子,并和真正的常规光子混合在一起,表现出常规光子的特性,还会产生额外的热量。
研究人员在计算机的宇宙模拟演化中发现,假如把暗光子的转化考虑进去,就能刚好对应的上实际观测到的星际气体温度,诞生这也只是猜想之一,除此之外还有其他同样合理的解释。 目前我们对暗物质几乎仍是一无所知,但大量的迹象都表明它可能的确存在。
比如银河系外围恒星的公转速度理论上来说要比内侧的慢一些,只有这样才能保持星系的结构稳定,但实际的速度却比我们推测的要快上许多,在这样的速度下,银河系理应早就散架了,显然它并没有。
合理的解释就是,银河系中存在着大量的暗物质,它们维持了星系的稳定。 对人类来说,了解暗物质是一个极大的挑战,也许它会像过去的“以太”一样,其实根本不存在,也可能它对宇宙来说至关重要,会对人类以后的理论造成重大影响和改变。 |
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