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科學家發現了暗物質存在的證據!

暗物質是指宇宙中那些我們看不見的物質。它佔了宇宙質量的大部分,但不會發出光線。不過,它們的引力可以作用於一切物體。宇宙中的全部物質都好像被一大團沉重的、看不見的東西拉扯著一樣。但天文學家還不確定這種「東西」究竟為何物。

據國外媒體報道,暗物質研究人員發現:暗物質在古老星系邊緣處的表現與在新星系中有所不同。

目前,科學家已知存在的大部分暗物質都位於所謂「光暈」、即星系內部的雲團之中。但有一個問題:根據計算機模擬結果,這些暗物質核的表現並不符合它們應有的表現。

科學家在搭建暗物質光暈的行為模型時,這些結構通常會形成特定的形狀:暗物質往往會在星系中央形成緻密的球體,四周圍繞著絲絲縷縷的暗物質。天文學家將其稱為暗物質的「尖峰」(cusp)分布。但在現實中,許多星系的暗物質似乎都分布在星系外圍,圍繞著一個似乎並不存在暗物質的「內核」旋轉。天文學家將這一差異稱為「峰-核」問題(「cusp-core」 problem)。

矛盾解釋

自相互作用暗物質模型(SIDM),認為暗物質不僅完全超出了能被人類探測和理解的物理範疇,還會通過某種未知力量與自身發生相互作用。假如暗物質與自身互動的方式不同於其與普通物質之間的相互作用,便可以解釋暗物質是如何從星系中央轉移到邊緣地帶的。

新研究指出,還有一種力也可以將暗物質從星系中央驅趕出去:暗物質加熱。恆星形成過程中產生的能量與強風可以將暗物質吹離星系中央。

暗物質加熱」是指由於暗物質和正常物質與光的相互作用存在不同,暗物質一般認為只能通過引力效應來觀測。當矮星系中的恆星形成時,初始太陽風將星系中的氣體和塵埃吹離星系中心,宣告新一個恆星的誕生。正是由於這些氣體和塵埃物質的離散,使得星系中心的物質質量減小,與暗物質之間的引力效果使得暗物質在變化的引力作用下獲得能量並發生偏移。該現象指出,暗物質(一種占宇宙中物質總量27%的隱形物質)可以被星系內部活動加熱、並四處移動。

但這一現象缺少直接證據,而且就算有證據,也不清楚這種加熱機制是否足以解釋暗物質分布模型與實際觀測之間的差異。

新論文提出,暗物質加熱的確是正確的解釋

論文作者們研究了16個矮星系,它們可大致分為兩類:一類星系早在數十億年前就不再有新的恆星生成,而另一類星系停止產生恆星的時間較晚、或目前仍有恆星形成。

研究人員發現,年齡較大、活躍度較低的星系中往往存在暗物質尖峰,即中心區域分布有大量暗物質。而較活躍的星系中央則通常不存在暗物質。

這一新發現說明暗物質加熱現象的確存在,並且在暗物質的行為表現中發揮了重要作用。很久之前便不再產生恆星的星系擁有的能量較少,無力將暗物質驅離星系中心。在這些情況下,暗物質的表現方式剛好與簡單模型的預測相符。而在恆星形成更加活躍的星系中,加熱現象更加頻繁,因此其中暗物質的行為表現會與模型發生偏離。

目前科學家尚未達成定論。研究人員在論文中承認,他們用來模擬暗物質的方法遭遇了一些批評。宇宙中也許還存在其它星系,其中暗物質的分布可能介於「峰」與「核」之間,使局面進一步複雜化。

探索:暗物質加熱現象

假若存在「暗物質加熱」現象,那麼,暗物質在引力作用下可以發生偏移並四處移動。引力是宇宙時空的幾何表現,暗物質的分布構成了宇宙時空的框架。暗物質的移動預示著宇宙時空幾何結構的改變。

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