科學認為宇宙中80%的物質是看不見摸不著的

看不見卻無所不在 暗物質「古怪離奇」

人氣 113

【大紀元2015年03月31日訊】(大紀元記者張秉開編譯報導)最近,天文學家判斷最近矮星系放射的伽瑪射線來自暗物質,而分析十億光年之遙的星系團發現暗物質的存在方式出乎意料,有科學家認為暗物質可能是流體,超出想像的「古怪離奇」。

據英國《每日郵報》近日報導,參與研究的美國卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)、布朗大學(Brown University)和英國劍橋大學 (Cambridge university)的科學家表示,來自於9.8萬光年遠矮星系Reticulum 2的伽馬射線遠遠超過正常量。

這些科學家使用美國航空航天局的費米伽瑪射線空間望遠鏡,經過幾年的觀察、分析和對比來自距離地球最近的矮星系Reticulum 2及周圍其他區域的伽瑪射線的巨大差異。

該研究的主要作者、卡內基梅隆大學的亞歷克斯•吉林格-薩梅斯(Alex Geringer-Sameth)說:「觀測數據顯示,某些物質正從矮星系的方向釋放伽瑪射線。」而這些伽瑪射線超過正常的星系背景輻射量,「目前其他的理論無法解釋,因此判斷可能是暗物質的一種信號。」

布朗大學的薩瓦斯•霍斯阿帕斯(Savvas Koushiappas)教授說:「在探索暗物質的研究中,長期以來認為矮星系的伽瑪射線信號會提供很強的證據。但觀測到這種天文現象,還是第一次。」

矮星系Reticulum 2方向輻射的高能伽瑪射線,中心高亮部位顯示極強的放射性。(來源:NASA/DOE/Fermi-LAT)
矮星系Reticulum 2方向輻射的高能伽瑪射線,中心高亮部位顯示極強的放射性。(來源:NASA/DOE/Fermi-LAT)

伽瑪射線和暗物質

據物理學網站phys.org報導,目前普遍被人接受的理論認為,暗物質有它自己的粒子——弱相互作用大質量粒子(WIMP)。成對的WIMP相遇時,會發生湮滅(annihilate),因此釋放高能量伽瑪射線。

報導說,如果該理論正確,那麼大量的伽瑪射線應該來自於含有很多WIMP的地方,如星系的中心。但是,黑洞和脈衝星也會放射大量的高能射線,這會造成混淆,很難分清是否一定是來自暗物質的信號。

費米空間伽瑪射線望遠鏡。(來源: NASA)
費米空間伽瑪射線望遠鏡。(來源: NASA)

而科學家認為矮星系沒有其他的伽瑪射線來源,因此是觀察伽瑪射線的理想星系。霍斯阿帕斯教授說:「(矮星系)基本是很乾淨、安靜的系統。」矮星系是一種比較小的星系,只有數十億顆恆星,而我們銀河系是由二千至四千億顆恆星組成。

參與該研究的劍橋大學馬修•沃爾克(Matthew Walker)說:「觀測暗物質的重力效應很少能說明它的粒子運動特點。目前發現的非重力特徵說明暗物質的運動像粒子,但有點可望而不可及。不過,那裏出現伽瑪射線以及暗物質正處於射線輻射的方向,這個現象很有趣。」

出乎意料的「古怪離奇」

令人驚訝的是,科學家們在其他的研究發現,暗物質可能不是由粒子組成。瑞士和英國的科學家通過觀測十億光年遠的星系團碰撞情況,認為暗物質可能「比我們想像的更古怪離奇」。

據英國《每日郵報》報導,科學家提出一些不同看法,認為暗物質是液體,或根本不存在,甚至有科學家認為暗物質「比我們之前想像的更古怪離奇。」

瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)及英國愛丁堡大學(University of Edinburgh)、達勒姆大學(Durham University)和倫敦大學學院(University College London)的科學家們分析哈勃太空望遠鏡和錢德拉( Chandra )X射線天文臺測量72個星系團的數據,得到出人意料的結果:星系團發生碰撞時,暗物質「粒子」可以通過相互穿透。

哈勃太空望遠鏡。(來源:NASA)
哈勃太空望遠鏡。(來源:NASA)

報導說,這個理論更為重要的意義是,否認暗物質的粒子構成說。洛桑聯邦理工學院大衛•哈維(David Harvey)博士說:「我們發現,星系發生碰撞時,暗物質之間無任何影響,暢通無阻。」

暗物質粒子自身不發生造成自身減速的相互作用。相反,暗物質和可見物質之間發生「非重力性」的相互作用。哈維博士解釋說,他們提出的理論否認諸如「暗質子」及「暗光子」的暗物質粒子模型。

錢德拉( Chandra )X射線天文臺。(來源: NASA)
錢德拉( Chandra )X射線天文臺。(來源: NASA)

另據BBC報導, 倫敦大學學院馬拉德空間科學實驗室( Mullard Space Science Laboratory )的湯姆•凱卿(Tom Kitching)博士解釋說,測量星體的位置、星系的質量分佈以及氣體的分佈位置,得出星系團存在暗物質的可能性大於99.99999999999%。

但是凱卿博士認為,根據目前觀測結果以及推測的暗物質性質,「暗物質」這個術語不好,應稱為「透明物質」或「清亮物質」等其他名詞,凱卿博士說:「我喜歡使用『未知物質』(不被人知道的物質)來描述。」

看不見 卻無所不在

科學家認為,我們宇宙中的物質至少80%是暗物質,因其既不吸收也不放射光線等性質,故僅能通過間接方法推測。有時採取觀察暗物質對極其遙遠星系的影響的方法,來探索暗物質自身或與其他物質發生的相互作用。

可見物質和暗物質在宇宙中的分佈(左:可見物質;右:暗物質)。(NASA)
可見物質和暗物質在宇宙中的分佈(左:可見物質;右:暗物質)。(NASA)

達勒姆大學計算宇宙學研究所的理查德•麥希(Richard Massey)說:「我們看不見風,但是因為樹葉在飄,所以知道風在那兒。暗物質與這個類似,我們看不見它,但是它能把周圍的物質推走。」

而暗物質極難被觀測到。麥希博士說:「暗物質到處都是,在我們的銀河系中,地球上,正在穿過我們的身體,但是對我們沒有任何作用。如果你的頭撞到暗物質牆,你的頭會直接穿過去。」

科學家觀測星系間的碰撞,發現暗物質的性質難以研究。(來源:NASA/ESA/D. Harvey/R. Massey等)
科學家觀測星系間的碰撞,發現暗物質的性質難以研究。(來源:NASA/ESA/D. Harvey/R. Massey等)

《探索》(discovery)引述哈維博士的話說:「還有一些物質需要鑒別是否是『暗物質』。探索不會停止,我們可能離答案更近了。 這些『天文意義上的巨大的』粒子撞擊終於讓我們一瞥周圍存在的觸及不到的暗物質世界。」

責任編輯:林妍

相關新聞
日本超級電腦顯示 中共病毒如何在用餐時傳播
NASA斥資在月球建4G網絡 諾基亞接單
神祕納斯卡地畫再現 斜坡有隻37米長古貓
美天文學家:小行星或在大選前1天襲擊地球
最熱視頻
【一線採訪視頻版】遊青島返粵 民眾遭強制隔離
大疫下解救有道 歷史啟示帶您闖過中共肺炎
【珍言真語】梁錦祥:拜登醜聞曝中共靠港漂白
【有冇搞錯】一帶一路遭毛思想打擊
【大選觀察】拜登的燙手山芋:擴充最高法院
【重播】川普亞利桑那演講「讓美國再次偉大」
如果您有新聞線索或資料給大紀元,請進入安全投稿爆料平台
評論