天文学家发现暗物质直接证据 其构成仍是迷
2014-08-10 12:54:14   来源:化石网   评论:0 点击:

  图1:自大爆炸以来最剧烈的一次星系团碰撞形成的子弹气团  图2:发生在子弹气团中的剧烈碰撞。产生的炽热气体中包括大多数常态物质(红色部分显示)和暗物质(蓝色部分显示)。  据ABC澳洲科技网报道,天

  图1:自大爆炸以来最剧烈的一次星系团碰撞形成的子弹气团

  图2:发生在子弹气团中的剧烈碰撞。产生的炽热气体中包括大多数常态物质(红色部分显示)和暗物质(蓝色部分显示)。
 

  据ABC澳洲科技网报道,天文学家们宣布首次发现有关暗物质存在的直接证据,但科学家们对于暗物质这一令人难以琢磨的物质有的也只是一个模糊的概念,对于其具体构成还不是十分明了。此次的观测结果来自于对已知宇宙中最剧烈的一次碰撞后的气体以及其中的恒星的测量,两个星系团在被称为子弹气团的物质中发生剧烈碰撞(两个星系团相向高速运动,由于构成星系团物质主体的炽热气体相互排斥,于是形成了子弹状气团),使得来自各自星系团的恒星以及暗物质互相撕裂,使得更广大区域内分布着的星际气体也发生碰撞并减速。 

  来自哈佛大学-史密森天体物理中心的天体物理学家马克希姆-马可维奇说:“一个典型的星系中所有的物质都占据着同一个空间,在发现的这个碰撞事件中,星际气体以及星系团在宇宙中被分裂开来,两个发生碰撞的星系团由于碰撞互相融合,但其中的星系气云的融合却不是那么简单。”这就好比两团内含葡萄干的巨大的麦片粥,以数百万公里每小时的速度发生了碰撞,葡萄干就好比星系团中的恒星和暗物质,麦片就好比其中的星际气体。碰撞后,其中的葡萄干可能会发生点对点的碰撞,而其中的麦片将在宇宙空间中黏附在不同的区域。结果是,空间中形成了不同的部分:一部分含有大量炽热碰撞气体,另一部分在可见星系团的两边则是所有的暗物质以及恒星。

  天体物理学家们知道,可见的恒星始终同暗物质在一起,因为天体物理学家们通过测量光线在这一区域的弯曲情况来对恒星所处的区域的质量进行了分析。根据爱因斯坦广义相对论原理,光线在引力场中会发生弯曲,光线弯曲的越厉害,说明这一区域中的暗物质产生的引力场越强,从而也说明了其中的暗物质越多。在这种情况下,碰撞的星系团中的恒星区域其所拥有的质量要比可见恒星或星际气体的质量大的多,这其中的唯一解释就是暗物质的存在了。马可维奇说:“通过对这一现象的观察,给我们提供了一个直接而且简单的方法证明了暗物质的存在。”

  天文望远镜功不可没

  这次的观察发现使用了一系列的天文望远镜,包括在轨道上运行的哈勃太空望远镜、“钱德拉”X射线太空望远镜以及在地面上的欧洲南方天文台的甚大望远镜和麦哲伦望远镜。关于此次发现的论文将被发表在美国天文学协会期刊《天体物理杂志通讯》上。目前,我们对暗物质存在的了解仅仅建立在这样一个事实上:我们肉眼能看到的所有物质的质量只占星系团中很小一部分,也就是说,其产生的引力场只有整个星系团引力场的1/5,剩下的物质就是我们所说的暗物质了。

  来自美国图森市亚利桑那大学的研究人员道格拉斯-克劳博士表示,对子弹气团(该气团的正式编号为1E0657-56)的观察并不能解释暗物质到底是什么,但这些观察到的现象为我们提供了一个可靠的线索,我们可以对暗物质粒子进行一些限制。

  暗物质组成的线索

  无论暗物质粒子是由什么组成的,它们要么像恒星一样在宇宙空间中广泛分布,要么可以通过某种方式可以避开相互之间的碰撞。克劳表示,这是一条小线索,但仅仅是观察到暗物质在子弹气团中被释放出来这一点就可以成为一条非同寻常的可靠线索,因为暗物质的存在被认为是宇宙中最神秘的一个事物。芝加哥大学物理学副教授肖恩-卡罗尔说:“这一发现最伟大的地方在于第一次向我们揭示了暗物质的存在。”这也意味着,对于我们在星系中观察到的现象可以继续使用爱因斯坦的引力定律来解释。


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