發(fā)布時間:2025-10-26閱讀( 12)
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我們的宇宙誕生于138億年前的一場奇點爆炸,隨后的億萬年間,宇宙的溫度逐漸冷卻下來,同時也誕生了各種基本粒子。
它們互相組成更多樣的物質(zhì),并在引力的作用下開始聚集,形成了我們?nèi)缃窨吹降暮阈呛托窍怠_@些星系之間往往相隔很遠,其中存在著大量的氣體云團。 近日一項觀測結(jié)果顯示,星系際氣體的溫度比理論模擬下的溫度要高出了一些,一般來說如今宇宙的溫度應該趨于恒定狀態(tài),但現(xiàn)在似乎宇宙發(fā)了“低燒”,科學家猜測,這可能和暗物質(zhì)中的暗光子有關。
上世紀30年代,瑞士天文學家Fritz Zwicky在他所觀測的一個星團中發(fā)現(xiàn),星系間彼此繞行的速度要遠大于星系內(nèi)可見質(zhì)量下給定的速度,由此他認為,宇宙中可能存在一種目前人類無法觀測到的物質(zhì),正是這種物質(zhì)在引力上拖曳了星系的軌跡,并把這種看不見的物質(zhì)稱為“暗物質(zhì)“。
科學家目前仍不確定暗物質(zhì)究竟是什么,也不知道它是如何產(chǎn)生的,但通過引力我們可以找到暗物質(zhì)的蹤跡,通過恒星的運動和星團內(nèi)星系的運動,天文學家一致認為,宇宙中存在著大量的暗物質(zhì)。 根據(jù)假說,暗光子正是暗物質(zhì)的形態(tài)之一,這些暗光子加熱了我們的宇宙,在一些特定情況下,暗光子會轉(zhuǎn)化為常規(guī)粒子,同時散發(fā)出額外的熱量。
觀測暗物質(zhì)是一件非常困難的事,它不與光相互作用,只能通過引力異常來推斷它的存在,但暗光子就有些許不同,科學家認為,我們可以通過分析星系際氣體氫發(fā)射線中的萊曼-阿爾法森林去尋找那些暗光子。 類星體是宇宙中最明亮的天體,它們一般距離太陽系較遠。
從類星體發(fā)出的光,要通過廣闊的星際空間才能到達地球。其中星系間物質(zhì)對光的吸收將在光譜上產(chǎn)生一系列的吸收線,位于氫的萊曼α發(fā)射線短波側(cè)會有密集的吸收線叢,即萊曼-阿爾法森林。 之所以會出現(xiàn)這種現(xiàn)象,是因為當光子穿越星系際間的大量氣體時,會遇到密度較大的中性氫云團。大部分的光子都能不受影響的穿過,但部分波長特殊的光子會被吸收,在光譜中留下缺失的吸收線。
在到達地球的過程中,光子會遇到大量的中性氫云團,同時因為宇宙在不斷膨脹,這些云團的吸收線將會紅移到不同的波段上,從而在短波側(cè)留下一系列密集的吸收線叢,和長波側(cè)形成了鮮明對比。
當光子穿越的中性氫云團溫度比較低時,光譜中呈現(xiàn)的吸收線就是細長的一條,假如云團十分不穩(wěn)定,內(nèi)部的粒子在劇烈運動,就會導致云團的溫度較高,同時吸收線也會非常寬,通過觀察光譜吸收線的狀態(tài),科學家就能測得宇宙間氣體云的溫度。
使用這種方法,研究人員對星系際的氣體云的溫度進行了測量,分析顯示實際的結(jié)果要比計算機模擬的結(jié)果高出了一些,這表明在空曠的宇宙中,存在著一種我們尚未觀測到的熱源,正在加熱這些氣體云。 研究人員認為,神秘的熱源可能正來自于暗光子
宇宙間的正常光子可以傳遞電磁力,創(chuàng)造電和光,但暗光子不同,它可能承載著我們尚未了解的第五種基本作用力,而這種力并不在我們熟悉的尺度和空間下運作。 暗物質(zhì)難以觀測,但它們都是有質(zhì)量的,也是力的載體。雖然不與常規(guī)物質(zhì)作用,但會和其他類型的暗物質(zhì)粒子作用,在某種特殊作用情況下,這些暗光子就會偶發(fā)性的轉(zhuǎn)化為低頻光子,并和真正的常規(guī)光子混合在一起,表現(xiàn)出常規(guī)光子的特性,還會產(chǎn)生額外的熱量。
研究人員在計算機的宇宙模擬演化中發(fā)現(xiàn),假如把暗光子的轉(zhuǎn)化考慮進去,就能剛好對應的上實際觀測到的星際氣體溫度,誕生這也只是猜想之一,除此之外還有其他同樣合理的解釋。 目前我們對暗物質(zhì)幾乎仍是一無所知,但大量的跡象都表明它可能的確存在。
比如銀河系外圍恒星的公轉(zhuǎn)速度理論上來說要比內(nèi)側(cè)的慢一些,只有這樣才能保持星系的結(jié)構穩(wěn)定,但實際的速度卻比我們推測的要快上許多,在這樣的速度下,銀河系理應早就散架了,顯然它并沒有。
合理的解釋就是,銀河系中存在著大量的暗物質(zhì),它們維持了星系的穩(wěn)定。 對人類來說,了解暗物質(zhì)是一個極大的挑戰(zhàn),也許它會像過去的“以太”一樣,其實根本不存在,也可能它對宇宙來說至關重要,會對人類以后的理論造成重大影響和改變。 |
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