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穿过太阳系的星流或含大量暗物质,科学家:“暗物质飓风”扑向地球

2024-11-25 246

去年,天文学家发现了路径与太阳系交会的 S1 星流;现在西班牙科学家进一步分析后发现,这道星流可能以每秒 500 公里的速度吹出暗物质,直扑地球而来。

星流(stellar streams)是指某些球状星团或小星系(通常是矮星系)靠近另一个巨大星系时,被后者强大的潮汐作用拉扯瓦解,最终变形成围绕巨大星系运动的链状结构(如下图)。

(Source:NASA)

欧洲太空总署盖亚卫星(Gaia)数据在去年确定了 S1 星流(S1 stream)之存在,约 30,000 颗恒星的化学成分与银河系恒星不同,以椭圆形路径绕着银河系。目前银河系已有约 30 个已知星流,比如大角星流、麦哲伦星流、人马座星流、珍珠星流、帕罗马 5 星流等,有些还非常巨大,如果你从银河系外经过,可以直接看见它们。

但 S1 星流特别之处,在于它是第一个路径与太阳系交会的星流,科学家因此开始陆续投入研究。现在由西班牙沙拉哥萨大学理论物理学家 Ciaran O’Hare 领导的新论文指出,S1 星流或许可以协助揭开暗物质秘密。

首先,虽然 S1 星流与太阳系交会,但不用担心星流内的恒星或碎片会扫到我们,它们离我们仍有段距离,且太阳系内的生活环境或行星系统并不受这条星流的物理运动影响。

不过天文学家非常确定暗物质可以做为矮星系的“支架”,理论认为矮星系由暗物质结合而成,因此 S1 星流尽管已经是被撕裂的矮星系,但应该仍包含一定比例的暗物质,最新研究模拟便发现,这股星流可能会以每秒 500 公里的速度将暗物质吹向地球,有如一股“暗物质飓风”。

那么到时候,我们也许终于有机会趁大量暗物质粒子穿过我们时,一举发现它们踪迹。

暗物质不会对我们造成影响

虽然现有的暗物探测仪器看起来都没有发挥作用,有可能是设计错误,也可能是寻找对象错误,毕竟科学家有充分理由相信暗物质存在,但没人确信它的真实成分,是暗物质最有希望的候选者“大质量弱交互作用粒子”(WIMP)?可能存在于星系晕的暗物质“晕族大质量致密天体”(massive compact halo object,MACHO)?抑或还有其他未知粒子?

如果 WIMP 存在,我们应该能够趁著暗物质大范围扑来、并与电子或原子核碰撞时探测成功;如果暗物质是一种比 WIMP 更轻的粒子,称为轴子(axion),那么到时候暗物质飓风的影响会更明显。

这篇论文计算了 S1 星流暗物质如何影响几个即将建成的暗物质探测器。当然,不用担忧暗物质飓风会残害到我们,很可能现在就有暗物质从你旁边流过但你察觉不到,对科学家来说,这股暗物质飓风只不过可能导致探测器数据出现局部峰值,帮助研究暗物质的科学家发现线索。

新论文发表在《Physical Review D》期刊。

  • So What’s Going on With That ‘Hurricane of Dark Matter?’
  • Synopsis: Dark Matter Blowing Like a Hurricane
  • An Incredibly Fast ‘Dark Matter Hurricane’ Is Blowing Past Earth Right Now
  • A dark matter hurricane is crashing into Earth

(首图来源:NASA/Jon Lomberg,Physics)

延伸阅读:

  • 暗物质是否由原始黑洞构成?科学家想从矮星系探测
  • 暗物质藏匿来源再剔除,新研究:暗物质不由原初黑洞构成
  • 新发现巨大卫星星系藏银河系外,暗物质可能填充其中
2019-03-11 19:31:00

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