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暗物质可能超越当前的标准粒子模型存在,它可能是一种完全超越我们目前所有的理论框架

已有 558 次阅读 2022-1-16 20:13 |个人分类:暗物质|系统分类:科研笔记

20164月,一个由多个研究所组成的研究小组,包括日本国立天文台和东京大学,根据最新获得的影像资料,在斯巴鲁望远镜上以新获得的影像资料,发布了一幅前所未有的宽而精确的暗物质分布图。暗物质分布由弱引力透镜技术确定(见图3.8)。研究小组找到暗物质光环的位置和透镜信号,有迹象表明光环的数量可能与最简单的宇宙模型所暗示的不一致。


3.8 二维暗物质图

暗物质集中在稠密的团块中,可以识别大量的暗物质晕,图中显示的面积约为30平方度(这一次共观测到160平方度)。这只是最终计划分布图的11%,但这已经是空前的宽度。从未有过如此清晰的暗物质分布图覆盖如此广阔的区域。影像学观察是通过五个不同的滤色器进行的。通过将这些颜色数据结合起来,可以粗略地估计到微弱的背景星系的距离。与此同时,透镜在距离遥远星系和观测者之间的位置时,透镜效应最为显著。


3.9暗物质晕的位置

3.9为通过微弱的引力透镜技术探测到暗物质晕位置的Hyper Suprime-Cam图像,这个光环如此巨大,以至于一些背景星系围绕着光环的中心展开。利用这种分组的星系样本,利用层析成像方法重建暗物质分布,从而获得三维分布。

日本国立天文台的一个研究小组对美国夏威夷岛望远镜拍摄的星系团图像进行分析后确认,暗物质在星系团中呈扁平状分布。根据传统理论,在由约1000个星系组成的银河系里存在着大量暗物质,但是这些暗物质并没有均匀分布。基本上哪里有可见物质(星系)哪里就有暗物质。从小尺度上看,暗物质分布处处不同。暗物质是成团的,暗物质团被称作暗晕。星系形成在暗晕中。从极大尺度上看,宇宙不同地方的暗物质结构的统计性质几乎一样,是均匀各向同性的。

暗物质,前面“暗”字是个形容词,只是暂时“暗”。因为这种物质我们目前为止没办法观测到它,它不发光,但是将来可能有其他手段“看”到它,从而对暗物质有进一步的了解。

如果我们认为暗物质是超对称粒子,那它与反粒子是一样的,它们相互碰撞就会湮灭,从而发光,发出伽马光子,这时候就可以看到它。但是到底什么时候能“看”到暗物质,我们不知道。

从目前理论上来说,我们离开暗物质还真不行,我们确实需要它,因为没有它,当前很多理论都需要修改。所以“暗物质理论”是最漂亮的理论,能解释目前大部分的关键事实。

所谓离不开暗物质,如果星系里不存在暗物质的话,那么星系的旋转曲线就解释不了。如果宇宙中没有大量暗物质存在的话,那么宇宙可能不会是现在加速的膨胀。所以如果没有暗物质,这些观测事实都没办法解释,我们需要它的存在。

对于暗物质的研究,对人类来说意味着什么?意义就在这个“暗”字,如果我们真的能看到它,暗物质对我们来说是一个明的东西,会有两个重要意义:

第一,我们可以真正了解暗物质,明确暗物质是什么,可以拓宽我们对物质实体的认知,拓宽我们知识的领域。

第二,暗物质可能超越当前的标准粒子模型存在,它可能是一种完全超越我们目前所有的理论框架,就像当年广义相对论和量子力学诞生一样,将人类的整个认识提高到另一个层次。

为什么全世界都在花费很多精力与金钱去寻找它,想看到它,想把“暗”物质变成一个真正的“明”物质,以上就是原因所在。




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