來自銀河系核心的能量信號暗示了新型暗物質(zhì)

暗物質(zhì)繼續(xù)讓我們感到困惑，到目前為止，無視了每一次破譯它的嘗試。

根據(jù)一項新的研究，線索可能潛伏在銀河系的中心分子區(qū)，這是一個圍繞我們銀河系中心的廣大氫分子區(qū)域。

它約占宇宙中物質(zhì)的 85%，但暗物質(zhì)不與光相互作用，似乎僅通過引力與普通物質(zhì)相互作用。我們知道它的存在是因為它的引力效應(yīng)，但對其他方面我們知之甚少。

“數(shù)據(jù)告訴我們，暗物質(zhì)可能比我們想象的要輕得多，”說來自倫敦國王學(xué)院的理論物理學(xué)家 Shyam Balaji。

銀河系的中心分子區(qū) （CMZ） 與銀河系的大部分地區(qū)不同。它幾乎 80% 的致密氣體都儲存在那里，堆積成稱為分子云的寒冷團(tuán)簇。氣體以每秒數(shù)百公里的速度翻騰。

這些巨大的云中會形成新分子，尤其是來自氫分子的分子。一些云也是恒星苗圃，氣體和塵埃團(tuán)塊在那里變成恒星。

CMZ 有很多怪癖，但這項新研究特別關(guān)注一個：通常為中性氣體的奇怪正電荷，這意味著有什么東西正在從氫分子中敲擊電子。

除了試圖解釋這一點(diǎn)之外，Balaji 和他來自西班牙和法國的同事還探索了它與暗區(qū)– 一個假設(shè)的量子場陣列，大部分與我們的可見區(qū)域分離，可以使暗物質(zhì)的存在成為可能。

在尋找暗物質(zhì)粒子的過程中，科學(xué)界的注意力被一個叫做 '弱相互作用的大質(zhì)量粒子”或 WIMP 的 WIMP 中。

這些假設(shè)的粒子僅通過兩個四大基本力量：重力和微弱的核力。

盡管針對 WIMP 進(jìn)行了數(shù)十年的研究，但仍未得到證實(shí)。許多專家現(xiàn)在提倡一種更廣泛、不那么以 WIMP 為中心的方法來處理暗物質(zhì)。

例如，這可能意味著粒子與我們的可見光區(qū)域的連接甚至更少，或者粒子的質(zhì)量小于 WIMP。

Balaji 說，更薄的暗物質(zhì)粒子不僅是可能的，而且可以解釋 CMZ 帶正電的氫云。

“在我們銀河系的中心坐落著巨大的帶正電的氫云，幾十年來科學(xué)家們都是一個謎，因為通常這種氣體是中性的。那么，是什么提供了足夠的能量來將帶負(fù)電的電子從它們中敲出呢？巴拉吉說.

“從我們銀河系的這一部分輻射的能量特征表明，有一個持續(xù)的、翻騰的能量源正在做這件事，我們的數(shù)據(jù)表明它可能來自一種比當(dāng)前模型認(rèn)為的要輕得多的暗物質(zhì)。”

研究人員解釋說，當(dāng)較輕的暗物質(zhì)粒子碰撞在一起時，成對帶相反電荷的非暗粒子會在一個稱為湮滅的過程中出現(xiàn)。

然后，這些帶電粒子可以電離氫氣，從而可能產(chǎn)生帶正電的分子云，就像 CMZ 中的分子云一樣。

以前的研究已經(jīng)探索了宇宙射線作為可能的電離源，但來自 CMZ 觀測的能量特征似乎太小，無法支持這種情景。

它們也不牽連 WIMP。研究人員得出結(jié)論，無論什么使氫電離的物體都比宇宙射線慢，質(zhì)量比 WIMP 小。

他們的研究概述了較輕暗物質(zhì)的合理性，雖然它提出了一個令人信服的理由，但這仍然是推測性的。需要更多的研究，既要確認(rèn) CMZ 中發(fā)生的事情，又要揭開暗物質(zhì)的面紗。

與此同時，作者總結(jié)道，這證明了為暗物質(zhì)粒子撒下更廣的網(wǎng)的價值，以及將其撒得更遠(yuǎn)的價值。

“尋找暗物質(zhì)是基礎(chǔ)科學(xué)最重要的目標(biāo)之一，但很多實(shí)驗都是基于地球的，伸出雙手等待暗物質(zhì)來到他們身邊，”Balaji說.

“通過窺視我們銀河系的中心，CMZ 中的氫氣表明，我們可能更接近于確定暗物質(zhì)可能性質(zhì)的證據(jù)?！?/p>

該研究發(fā)表在物理評論信.

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