暗物质在宇宙中有怎样的作用,人们对于暗物质的研究应如何进行
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宇宙中的暗物质
1、人们的猜测
有些科学家认为,星系中心出现的暗物质晕是暗物质衰退的象征。大家都知道它的存在,但看不见它,摸不着它,谁也不知道它究竟是什么——暗物。如今,科学家们可以肯定它几乎充满了整个宇宙,占宇宙物质质量的85%,但是这些神秘物质的组成还不清楚。
近来,天体物理学家特别关注宇宙中的两个神秘信号,因为它们可能来自黑暗物质:银河系中心有大量难以解释的伽马射线信号,以及其他星系和星系团观察到的X射线峰。人们认为,这一信号是由黑暗物质本身的消失和衰退产生的颗粒。
2、人们口中的X射线峰
在2014年,当天文学家用牛顿望远镜XMM观察英仙座星系团的辐射谱时,他们发现了一条能量为3.5千伏特的亮峰,即所谓的X射线峰。此后,观察到了很多星系和星系群,包括我们的近邻仙女座星系,它们发出的信号。此时令人兴奋,因为暗物质候选人-惰性中微子,能衰变成可见物质,并能发出符合观察要求的辐射。
近日,密歇根大学BenjaminSafdi和他的同事分析了XMM牛顿望远镜观测到的大量数据,并决定以这种方式在星系中寻找X射线峰值。如果这个辐射源的确是暗物质的衰变,那么这个信号也可以在星系的暗物质晕中找到。
3、X射线峰是否来自暗物质
研究人员在星系中寻找更广阔的天区,发现X射线峰值为3.5KeV。最近,他们在《科学》杂志上发表了这项研究。Saverti表示,经过一年的观察和接触,很遗憾我们什么也没发现,并根据我们的研究,假设‘3.5KeVX光辐射源来自暗物质’的可能性大大降低。
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人们对于以前说法的质疑
许多天文学家已经完成了他们的工作,他们怀疑该研究机构所采用的方法,他们认为X射线峰可能仍存在于星系中,仍可作为暗物质存在的有力证据。来自迈阿密大学的NicoCappelluti说:我对论文中的技术部分有所保留,我觉得这个结论有点草率,因为它们所用的技术都不合格。另外一个来自荷兰莱顿大学的物理学家AlexeyBoyarsky更直接地指出:我所知道的大多数专家都认为这篇论文的主要结论是错误的,我无法理解他们是如何从数据中得出这个根本不存在的结论的。
博亚尔斯基和他的团队还利用XMM-Newton的数据搜索了银河系的XRPG峰值,并于2018年12月发表了一篇预印文章,声称已经发现了银河系的XRPG峰值,其结果具有重要的统计意义。博里亚尔斯基认为,得出这个结论的原因是Saverti研究小组分析的能量范围太小,无法准确地将宇宙背景辐射从需要探测的X射峰值数据中移除。
虽然Saverti的方法在以前的X射线天文学中没有得到应用,但Saverti坚持认为它在颗粒物理领域,例如LHC的暗物质研究实验中是有效的。萨弗蒂说:我们的观点是,我们采用的数据分析方法更可靠,它不会让你事先假设你看不到。对于Boyalski团队的发现,Saverti说:我认为他们可能只是得到了一些统计数据,或者有系统错误。
但是仍然有许多科学家认为,X射线是研究暗物质的一个非常有效的方法。对于3.5KeV线,我认为我们需要新技术来得出有意义的结论。普兰克,埃尔斯博,地球外物理学研究所。在2014年,她和同事们首次发现了3.5KeV线。由日本航空研究和发展组织领导的XRISM项目将于2022年开始,当时我们可以知道谱线是否存在,它是否与暗物质相符。伯布利说:到目前为止,我还不能确定这个谱线是否来自暗物质。
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暗物质的消失
另外一个来自星系中心的暗物质发出的信号,是来自星系中心的未知伽马射线,一些天文学家认为它会消失。这一假设将暗物质视为物质和反物质。因此,当两个暗物质颗粒相遇时,它们会相互湮灭,并在此过程中产生伽马射线。
费米伽马射线空间望远镜在2009年首次发现了这一信号,并引发了关于其起源的争论。虽然这些伽马射线信号可以用暗物质模型来解释,但也有更简单的解释:它们可能只是由星系中心旋转的中子星(或脉冲星)发出的。
OscarMacias科学家对银河系中心伽马射线的空间分布和能量进行了新的研究,并对其进行了分析。研究者们发现,这些射线比暗物质更能反映星系中心恒星、气体和星系的分布。那么问题是:留下暗物质的可能性有多大?作者之一,KevorkAbajian,来自加州大学尔湾分校。本文发表在PhysicalReviewD和预印网站上。从这篇文章可以看出,伽马射线不可能来自暗物质。接下来,我们将讨论暗物质的消失。
但是,科学家也不能盖棺材。TrecySletti告诉MIT:这个分析思路是正确的,但是它取决于我们当前星系背景辐射模型的准确性。如果模型不够精确,就无法得出正确的结论。
近年来,一些研究发现,银河系中心的超量伽马射线很可能来自脉冲星等点源。假设这些射线是由暗物质发射的,我们可以观察到均匀分布的辐射,但这与我们实际观察到的情况不一致。斯莱蒂和她的同事雷贝卡?Rebeccarlean发现,一个系统错误可能会导致脉冲星的偏差。事实上,这并不比暗物质更严重。但这并不意味着点光源必须是错误的,或者这些伽马射线必须来自暗物质,Slettier说。但是对于那些认为伽马射线是由点源发射的研究,我们必须谨慎对待。
结语:关于暗物质的争论一直在继续着。最近的研究表明,这些神秘的信号可能不像我们想象的那样来自暗物质,这是否意味着黑暗物质可能不存在?暗物质粒子理论可能与我们观察到的从亚星系到整个宇宙边缘的现象非常一致。它确实存在于宇宙中。