暗物質與“正常”物質相互作用的第一個證據

如果物理學家認為他們對暗物質有什麼了解的話,那就是,由於它不發射任何類型的電磁輻射,它的粒子不能與那些形成行星、恆星和星系的普通物質相互作用,除了通過重力。

但意大利國際高級研究學院(SISSA)的科學家進行的一項新研究首次發現了兩種物質之間直接相互作用的證據。

事實上,在最近發表在《天文學與天體物理學》上的一篇文章中,研究人員提出,在螺旋星系的中心有一個巨大的科學區域,主要由暗物質粒子組成

這些粒子與普通物質的粒子相互作用。 與主流理論發生直接衝突的東西。

在這項由 SISSA 的 Gauri Sharma 和 Paolo Salucci 以及維也納大學的 Glen Van der Vev 領導的研究中,研究人員檢查了大量星系,從距離我們最近的星係到超過 7.000 億年的星系。 距離光。

這組作者表示,這項新研究代表了我們對暗物質的理解向前邁出了一大步,暗物質是物理學家幾十年來一直在追求的難以捉摸的物質,但沒有成功。 由於它不發射任何輻射,因此無法用望遠鏡直接探測到暗物質。 但科學家們知道它的存在,因為它在普通物質中引起的引力效應,我們可以看到。 暗物質的數量是形成恆星和星系的物質的四倍,被認為是宇宙的“骨架”。 沒有它,我們觀察到的星系和大型結構就不可能存在。

高里·夏爾馬解釋說:“它們在所有星系中佔據主導地位,這是因為恆星和氫氣的移動就像受到一種看不見的元素控制一樣。” 到目前為止,觀測該“元素”的嘗試主要集中在附近的星系。

比較古代星系

“然而,研究人員繼續說,在這項研究中,我們第一次嘗試觀察和確定與最近的星系具有相同形態的螺旋星系的質量分佈,但距離更遠,可達 7.000萬光年。

保羅·薩魯奇則補充道,“通過研究大約 300 個遙遠星系中恆星的運動,我們發現這些物體也有一個物質光環,而且從星系中心開始,這個光環實際上有一個黑暗區域在其中。”其密度是恆定的。 順便說一句,我在對附近星系的清醒研究中已經觀察到了這一特徵,其中一些也是 SISSA 的工作。

越來越大

新的調查顯示,這個中心區域存在一些完全出乎意料的東西,並且在所謂的“宇宙學標準模型”中沒有預見到。 對於夏爾馬來說,“由於附近和遙遠的螺旋星系的特性之間的對比,即當前星系和它們的星系之間的對比,

從七千年前的祖先開始,我們就能夠看到,我們的世界中不僅存在一個無法解釋的、暗物質密度恆定的區域,而且它的尺寸隨著時間的推移而增加,就好像這些區域正在經歷一個膨脹過程。稀釋。» 如果按照當前理論的預測,暗物質粒子與普通物質粒子之間不存在相互作用,那麼有些事情就很難解釋了。

夏爾馬補充道:“在我們的研究中,我們提供了暗物質和普通物質之間相互作用的證據,隨著時間的推移,從星系中心向外慢慢形成一個密度恆定的區域。” 但還有更多。

“令人驚訝的是,”薩盧奇解釋說,“這個密度恆定的區域隨著時間的推移而擴大。 這是一個非常緩慢的過程,但卻是不可阻擋的。 最簡單的解釋是,在星系形成的早期,球形暈中暗物質的分佈與理論的預測相符,中心有一個密度峰值。 隨後,形成了一個以螺旋星係為特徵的星系盤,周圍環繞著由模糊物質粒子組成的極其緻密的光環。 隨著時間的推移,我們提出的相互作用的影響意味著這些粒子被恆星捕獲,或者隨著時間成比例地被噴射到星系的外圍,並最終到達銀河系恆星盤的粒子,正如我們在文章中所述”。

Sharma 總結道:“這項研究的結果對描述暗物質粒子的替代方案(除了占主導地位的 Lambda-CDM 之外)提出了重要問題,例如熱暗物質、交互暗物質和超輕暗物質”。

研究人員表示,在時空上非常遙遠的星系的特性“為宇宙學家提供了最終了解暗物質之謎的真正途徑”。