惰性中微子疑是暗物质“神秘家族”成员

通过ESA和NASA高能观测天文台的使用，天文学家找到了一条饶有兴趣的线索，观测成果似乎指向了琢磨不透的暗物质，人们对暗物质的性质知之甚少，这是一种既不发射、也不吸收光的物质，科学家主要通过暗物质的引力作用探测到了它们的存在，暗物质影响了包括恒星和星系在内的其它物体的运动轨迹和外观。暗物质的引力作用提供了间接证据，天文学家从观测数据中得出了一个基本结论，暗物质在所有的宇宙物质类型中占据了支配地位或发挥了主导作用。直到目前为止，科学家对暗物质的性质认识模糊，对不透明的暗物质“圣神家族”有多种多样的解读。

暗物质的“家族成员”有一个共同的特点，它们躲藏在黑暗的天地，暗物质的引力作用力极为强大，隐蔽性极高，科学家使用了探寻暗物质存在的各种方法，但绝非易事。天文学家找到了一条探索暗物质奥秘的线索，宇宙中的星系团是他们观测的对象，星系是宇宙中最大物质数量的聚集体，惊人数量的天体物质在引力作用下融合为一个整体。星系团包含了数以百计的星系，在星系之间填充了巨量的热气体。天文学家在测量和计算星系团的物质聚合中发现，星系团内的天体和气体物质只占整个星系团总体物质数量的五分之一，其余五分之四的物质以暗物质的形式分布于星系团。

星系内热气体的主要成分是氢原子，它们在1000多万摄氏度的高温发射出X—射线，热气体的其它元素发射了额外的X—射线，额外的光谱线有特别的波长。通过对ESA的XMM—牛顿望远镜和NASA的钱德勒太空望远镜的使用，天文学获得了X—射线不同特征光谱线的观测数据。欧洲和美国航天局的高性能望远镜对73个星系团进行了观测，无意之中发现了一个引人入胜的光谱信号，昏暗信号有过去从未看到的波长。奇特的昏弱信号可能不是已知元素发射的，天文学家过去没有记录这种波长奇特的信号，似乎不是由人们已知的元素发射的，而是由未知元素发射的信号。

天文学家记录和标记了已知元素的光谱信号，新发现的波长信号似乎不在记录和标记的元素之内。位于马赛诸塞州坎布里奇的哈佛—斯密森尼天体物理中心的埃斯拉·巴尔巴尔博士解释说，也许需要在普通物质以外的领域寻求奇特信号来源的解释。普通物质以外有所谓的“惰性中微子”物质，奇特的暗物质粒子可能是某种奇异的亚原子粒子，科学家预言了它们的存在，却没能探明它们的真实性，奇特的波长信号可能是“惰性中微子”产生了衰减辐射。普通中微子的物质含量非常低，它们的弱核力和引力与普通物质粒子产生了非常少量的相互作用。

惰性中微子和普通物质粒子仅发生微弱的引力相互作用，根据惰性中微子的特点将它们纳入暗物质的候选名单。巴尔巴尔博士解释说，假如新的观测结果是正确的，那么星系团中暗物质的一部分是由惰性中微子构成的，惰性中微子就是暗物质的一种类型。天文团队观测了73个星系团，它们处在太空不同距离的位置上，跨越了超大的太空区域，近的星系团距离地球为几亿光年，远的星系团距离地球为几十亿光年，天文团队将不同星系团的观测数据集合在一起，重点观测了英仙座星系团，它是银河系所在星系团的邻居，在这个大质量的物质结构体，天文学家在多次观测和数据分析的基础上发现了之前未有的昏暗信号。

天文学家和物理学家对奇特信号发现的科学意义保持了谨慎态度，通过X—MM牛顿望远镜、钱德勒望远镜和其它高性能望远镜的观测，他们对被观测的星系团进行了深入研究，还将观测更多的星系团，确认和证实某种暗物质粒子。欧航局负责X—MM牛顿望远镜的科学家诺伯特·沙特尔解释说，奇特性X—射线信号的发现有赖于X—MM牛顿望远镜强大的观测性能，它在不同的波长范围接收大量的X—射线，以前被认为不可能的发现现在变成了可能。X—MM牛顿望远镜帮助科学家第一次探测了潜在的暗物质粒子信号，惰性中微子构成了某种暗物质粒子的信号源。重要线索的发现提高了科学团队对暗物质粒子奇异性的认识。好似在黑夜世界中闪亮的灯塔，指引了暗物质粒子发现的航向。《天体物理学》杂志发表了团队的观测成果。

（编译：2014-6-30）