發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)新方法：觀察與恒星碰撞時產(chǎn)生的沖擊波

2025-12-12 01:28:07 分類：焦點 閱讀(19226)

發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)新方法：觀察與恒星碰撞時產(chǎn)生的沖擊波
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：雖然暗物質(zhì)在宇宙中應(yīng)該普遍存在，但事實上它很難被發(fā)現(xiàn)。暗物現(xiàn)在，質(zhì)新長沙望城區(qū)網(wǎng)上外圍聯(lián)系方式[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金研究人員提出了一種有趣的觀察新方法來發(fā)現(xiàn)它：尋找暗物質(zhì)“小行星”與恒星碰撞時產(chǎn)生的沖擊波。
由于不反射、恒星不吸收、碰撞不發(fā)射光線，時產(chǎn)生因此暗物質(zhì)很難被觀察到。沖擊但是發(fā)現(xiàn)方法科學(xué)家們非常肯定它的存在，因為它確實通過其巨大的暗物引力影響與光和常規(guī)物質(zhì)相互作用。這影響了恒星和其他天文物體的質(zhì)新運動，并由此計算出宇宙中的觀察暗物質(zhì)應(yīng)該比常規(guī)物質(zhì)多五倍。
在一項新的恒星研究中，來自 SLAC 國家加速器實驗室和巴黎薩克雷大學(xué)的碰撞研究人員提出了一種全新的方法來探測宇宙中的暗物質(zhì)。該團隊說，時產(chǎn)生當暗物質(zhì)穿過恒星時，長沙望城區(qū)網(wǎng)上外圍聯(lián)系方式[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金它將產(chǎn)生獨特的信號，可以被望遠鏡接收到。
探測暗物質(zhì)的部分挑戰(zhàn)是它的許多特性仍然未知，包括組成它的粒子的質(zhì)量。在這項研究中，研究小組專注于質(zhì)量相當于一顆小行星的團塊。
該研究的作者 Kevin Zhou 在接受 Phys.org 采訪時說：“大多數(shù)實驗都在尋找由獨立粒子組成的暗物質(zhì)，每個粒子的重量與原子核差不多，或者質(zhì)量與行星或恒星差不多的團塊。我們對小行星大小的暗物質(zhì)的中間情況感興趣，這被認為是很難通過實驗來測試的，因為暗小行星太罕見了，不會影響地球，但是太小了，在太空中看不到”。
如果它們存在，這些暗物質(zhì)小行星預(yù)計會偶爾穿過天體，而這可能是它們最終暴露自己的方式。該團隊說，當暗物質(zhì)小行星以超音速急速穿過一顆恒星時，它將產(chǎn)生沖擊波。當這些波到達恒星的表面時，它將產(chǎn)生一個短暫的光學(xué)、紫外線和X射線的信號，可以被望遠鏡探測到。
相關(guān)報道：NASA提出了一種可直接觀察到暗物質(zhì)影響的方法
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：銀河系的圖片顯示，數(shù)十億顆恒星以螺旋狀排列并從中心向外輻射，其中間有發(fā)光的氣體。但我們的眼睛只能瞥見支撐我們銀河系的表面。我們銀河系約95%的質(zhì)量是看不見的，它們不會跟光發(fā)生作用。其是由一種叫做暗物質(zhì)的神秘物質(zhì)構(gòu)成，這種物質(zhì)從來沒有被直接測量過。
現(xiàn)在，一項新研究計算了暗物質(zhì)的引力如何影響我們太陽系的物體，其中包括航天器和遙遠的彗星。另外，它還提出了一種方法，即暗物質(zhì)的影響可以通過未來的實驗直接觀察。這篇文章發(fā)表在《Monthly Notices of Royal Astronomical Society》上。
“我們預(yù)測，如果你在太陽系中走得足夠遠，那么你實際上有機會開始測量暗物質(zhì)的力量，”這項研究報告的論文共同作者和NASA首席科學(xué)家辦公室的顧問Jim Green說道，“這是關(guān)于如何做以及我們在哪里做的第一個想法。”
我們后院的暗物質(zhì)
在地球上，我們星球的引力使我們不會從椅子上飛起來，而太陽的引力會使我們的星球按365天的時間表運行。但航天器離太陽越遠，它對太陽引力的感受也就越少，但對另一種引力來源的感受則越多：來自銀河系其他地方的物質(zhì)的引力，這主要是暗物質(zhì)。跟對銀河系暗物質(zhì)含量的估計相比，我們銀河系1000億顆恒星的質(zhì)量是微不足道的。
為了了解暗物質(zhì)在太陽系中的影響，研究的論文第一作者Edward Belbruno計算了“星系力”，即正常物質(zhì)跟整個星系的暗物質(zhì)相結(jié)合的整體引力。他發(fā)現(xiàn)，在太陽系中，約45%的力量來自暗物質(zhì)，55%來自正常的、所謂的 “重子物質(zhì)”。這表明太陽系中的暗物質(zhì)和正常物質(zhì)的質(zhì)量大致各占一半。
普林斯頓大學(xué)和耶希瓦大學(xué)的數(shù)學(xué)家和天體物理學(xué)家Belbruno說道：“我對太陽系中感受到的暗物質(zhì)導(dǎo)致的星系力的貢獻相對較小感到有點驚訝。這可以解釋為大部分暗物質(zhì)都在我們銀河系的外圍并遠離我們的太陽系。”
一個被稱為暗物質(zhì)“光環(huán)”的大區(qū)域環(huán)繞著銀河系，其代表著銀河系暗物質(zhì)的最大集中。暈中幾乎沒有正常物質(zhì)。研究人員支出，如果太陽系位于離銀河系中心更遠的地方，它將感受到銀河系中更大比例的暗物質(zhì)的影響，因為它將更靠近暗物質(zhì)光環(huán)。
暗物質(zhì)可能如何影響航天器
根據(jù)這項新的研究，Green和Belbruno預(yù)測，暗物質(zhì)的引力會跟NASA派出的所有航天器在通往太陽系外的路徑上發(fā)生輕微的互動。
Belbruno說道：“如果航天器在暗物質(zhì)中移動的時間足夠長，它們的軌跡就會被改變，這對于某些未來任務(wù)的任務(wù)規(guī)劃來說是非常重要的。”
這樣的航天器可能包括分別于1972年和1973年發(fā)射的退役的先驅(qū)者10號(Pioneer 10)和先驅(qū)者11號(Pioneer 11)、已經(jīng)探索了40多年并進入星際空間的旅行者1號(Voyager 1)和旅行者2號(Voyager 2)探測器、已經(jīng)飛過冥王星和柯伊伯帶的Arrokoth的新視野號(New Horizons)飛船。
但這是一個微小的影響。在行駛了數(shù)十億英里之后，由于暗物質(zhì)的影響，像先驅(qū)者10號這樣的航天器的路徑只會偏離大約5英尺（1.6米）。“他們確實感受到了暗物質(zhì)的影響，但它是如此之小，我們無法測量它，”Green說道。
銀河系的力量在哪里占據(jù)優(yōu)勢？
在距離太陽一定距離時，銀河系的力量變得比由正常物質(zhì)構(gòu)成的太陽的拉力更強大。Belbruno和Green計算出，這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在約3萬個天文單位或說是地球到太陽距離的3萬倍。這遠遠超出了冥王星的距離，但仍在奧爾特云內(nèi)，這是一個由數(shù)百萬顆彗星組成的蜂群，圍繞著太陽系，延伸到10萬個天文單位。
這意味著暗物質(zhì)的引力可能在像奧陌陌這樣的天體的軌跡中發(fā)揮了作用，這顆雪茄狀的彗星或小行星來自另一個恒星系統(tǒng)，曾在2017年穿過了內(nèi)太陽系。研究人員們指出，其異常快的速度可以用暗物質(zhì)的引力對其進行數(shù)百萬年的推動來解釋。
如果在太陽系外圍有一顆巨大的行星，即科學(xué)家近年來一直在尋找的被稱為Planet 9或Planet X的假想天體，暗物質(zhì)也會影響其軌道。Green和Belbruno寫道，如果這顆行星存在，暗物質(zhì)也許甚至可以把它從科學(xué)家目前正在尋找的區(qū)域推開。暗物質(zhì)也可能導(dǎo)致一些奧爾特云彗星完全逃離太陽的軌道。
暗物質(zhì)的引力可以被測量嗎？
為了測量太陽系中暗物質(zhì)的影響，航天器不一定要走那么遠。Green和Belbruno說，在100個天文單位的距離內(nèi)，一個擁有正確實驗的航天器可以幫助天文學(xué)家直接測量暗物質(zhì)的影響。
具體來說，一個配備有放射性同位素動力的航天器可能能夠進行這種測量，這種技術(shù)使先驅(qū)者10號和11號、旅行者號和新地平線號能飛離太陽很遠。這樣一個航天器可以攜帶一個反射球并在一個適當?shù)木嚯x上將其扔下。球?qū)⒅桓惺艿姐y河系的力，而航天器除了銀河系的力之外，還將經(jīng)歷來自其動力系統(tǒng)中衰變的放射性元素的熱力。減去熱力后，研究人員可以觀察銀河系力跟球體和航天器各自軌跡的偏差之間的關(guān)系。當兩個物體相互平行飛行時，這些偏差將可以用激光進行測量。
一個名為星際探測器(Interstellar Probe)的擬議任務(wù)概念--旨在前往距離太陽約500個天文單位的地方探索那個未知的環(huán)境--則是這種實驗的一種可能性。