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宇宙亮度是想象中的2倍!宇宙空间的神秘光芒,或来自传说中的粒子

 姿势分子_ 2022-12-08 发布于辽宁

2015年,美国宇航局的新地平线号探测器飞掠冥王星,成为历史上首个近距离探测冥王星的人造设备。

新地平线号不仅探测了冥王星,还对它所在的柯伊伯带进行了数据收集。令人意外的是,它发现了一些诡异的光芒。

宇宙空间有光并不是什么稀奇事,这叫做宇宙光学背景。但让科学家不解的是,宇宙光学背景的亮度超出想象,是理论上的2倍。

对于这个现象,科学家们研究了很久。最近,美国约翰霍普金斯大学的天体物理学José Luis Bernal及其团队提出一种猜想,那就是多余的光芒来自暗物质的相互作用。

我们知道,暗物质占了全宇宙物质的80%左右,但和可见物质之间没有相互作用,所以我们无法直接观测。唯一能够了解它们的,就是暗物质提供的引力,它们虽然无法直接探测,但通过引力束缚着宇宙的星系。

关于暗物质的本质,科学家们也有不同的见解。有人认为,有一种名叫轴子的粒子或许就是暗物质的本质。轴子的概念在20世纪70年代被首次提出,但直到现在仍然停留在猜想阶段。

轴子假说有一点很吸引人,那就是它们并非绝对不可探测。理论表明,轴子有可能在强磁场的作用下衰变为一对光子。因此,如果轴子真的存在,那么宇宙空间中的光线或许就应该比没有轴子的情况下更亮一些。因此,当新地平线号发现宇宙空间的亮度超过理论上的宇宙光学背景之后,反倒有点兴奋,认为可以佐证这个理论。

不过,想要证明这一点,就要对宇宙光学背景进行精确的观测。

好在新地平线号上的高分辨率远程侦察成像仪在这方面具有极强的观测能力,比上世纪70年代的旅行者号探测器要敏感得多。尽管有科学家将多余的亮度归结于宇宙的恒星和星系,但Bernal的团队还是试图分析是否有轴子在作祟。

研究人员进行了数学建模后认为:质量在8~20电子伏特之间的轴子是有可能在特殊情况下产生可观测的信号的。电子伏特是通常被用来衡量粒子质量的单位,通常的粒子质量都用兆电子伏特(100万电子伏特)级别来衡量,可见轴子的质量有多么小。

不过,最近还有研究表明,轴子的质量可能不足1电子伏特,这意味着它们需要获得足够多的能量才能产生光子。

不论是哪一种可能性,目前都无法得到证实。不过,通过缩小轴子的质量范围,有助于科学家们在未来更好地探究其本质。

另外,如果宇宙空间亮度过剩的现象确实来自轴子衰变为光子的过程,那么还存在其他的特殊现象。只要找到这些现象的证据,那就同样可以证明轴子的存在。

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