科学家找到银河系存在暗物质证据

来源:网易新闻

2015-02-12 14:08

根据《参考消息网》12日报道,外媒称,一项有西班牙科学家参与的国际研究已经找到银河系内存在暗物质的证据。这是首次在银河系乃至太阳系内找到暗物质的直接观测证据。

据西班牙《阿贝赛报》网站2月9日报道,除了常规物质,浩瀚的宇宙中还存在暗物质,而且其质量是常规物质的约5倍。虽然暗物质的存在早已为科学界所知晓,但很难证明银河系内存在暗物质。

此项研究结果9日发表在英国《自然·物理学》杂志网络版上。

科学家通过观测,发现在英仙座星系团和仙女座星座附近出现了射线释放

中央球形对称的蓝色光晕显示的正是科学家推测的暗物质

这是目前关于宇宙暗物质密度最为精细的计算机模拟图

此项研究的负责人、由西班牙国家研究委员会和马德里自治大学共同创建的理论物理研究所的研究员法维奥·约科表示:“上世纪70年代科学界通过多项技术证实了暗物质的存在,其中包括对球状星系旋转速度的观测。这种技术有助于计算出星系和暗物质的质量。”

约科说:“在此项研究中,我们对银河系旋转速度进行了更加全面的观测,并将测量到的数据与假设星系中仅存在亮物质所得到的速度数据进行了比较。通过这种方式我们发现,除非我们周围存在质量庞大的暗物质,否则观测到的数据将无法得到合理解释。”

研究人员一致认为,除了促进对银河系结构与演变的深入了解,新的测试还将有助于天体物理学和宇宙学的进一步发展。

延伸阅读:研究称暗物质或太轻不能穿过大气层 地球难追踪

中新网2月4日电据外媒3日报道,英国科学家认为,组成暗物质的基本粒子可能较想象中更轻,大概不能够穿过地球大气层,使得地球观测仪器难以发现它的踪迹。

科学家认为,整个宇宙有84.5%是由暗物质构成,但至今一直未能证明其存在。英国南安普敦大学研究人员最近提出新的假说,认为组成暗物质的基本粒子可能比想象中更轻,只有电子的0.02%,这就意味着暗物质不可能穿过地球大气层,使地球上的观测仪器难以发现它的踪迹。

南安普敦大学物理及天文学博士贝特曼承认这个假说不一定准确,但目前暂无实验或观测数据排除其可能性。

贝特曼称,有关研究将结合粒子物理学、X射线天文观测学及量子光学实验等多个范畴,期望能启发科学家构思更多学说,为揭开暗物质的神秘面纱做出贡献。

延伸阅读:科学家在邻近星系发现暗物质信号?

根据腾讯科学报道,国外媒体称,位于瑞士洛桑的瑞士联邦理工学院研究人员发现英仙座星系团和仙女座星系出现了神秘的X射线信号,科学家认为不明信号不是我们已知的可见物质,可能是暗物质粒子所发出的。参与研究的Ruchayskiy博士认为这个不明信号将使天文学迎来一个新的时代,我们有望发现物质粒子并了解其基本特性。科学家已经知道暗物质的存在,但还没有确定暗物质粒子,我们仍然无法观测到宇宙中最神秘的暗物质。

在最近几个月,科学家通过观测发现在英仙座星系团和仙女座星座附近出现了射线释放,目前分析结果中最有可能的解释是其源于暗物质粒子,在物理评论快报上科学家公布了相关发现成果,认为这可能是暗物质的迹象。瑞士联邦理工学院的科学家Oleg Ruchayskiy和Alexey Boyarsky博士是本项研究论文的主要参与人员,他们通过欧洲空间局XMM -牛顿望远镜分析成千上万的信号,并消除了那些已知的粒子和原子信号,最后发现了一个异常现象。

起初科学家认为这可能是仪器或者测量误差所致,但该信号的X射线光谱较弱,并由、伴随异常的光子释放,这说明该信号有别于目前我们已知的物质形式。Oleg Ruchayskiy博士认为异常信号与我们对暗物质可能的分布相符合,也就是说不明信号处于暗物质的分布区域内,如果这一发现被证实,那么我们将打开粒子物理研究的新途径,也是天文学新的时代。科学家认为暗物质的发现使我们重新绘制宇宙的物质分布结构,重建宇宙模型,并了解宇宙是如何运行的。

延伸阅读:GPS卫星的另类用途——探测暗物质

科学家表示,地球的GPS卫星系统可作为一个巨大的宇宙探测器,用于搜寻神秘的暗物质

根据腾讯科学报道,国外媒体称,目前,科学家指出,卫星导航设备可作为巨大的宇宙探测器,使用人造卫星环绕地球周围,很可能探测到微小的波动现象,指明宇宙中神秘暗物质的去向。

这种创新方法是由美国内华达大学雷纳分校安德烈-德雷维安科(Andrei Derevianko)博士和同事维多利亚大学马克西姆-普斯佩洛维(Maxim Pospelov)博士提出的,他们通过分析过去15年30颗GPS卫星采集的时钟数据探测暗物质,使用原子时钟进行日常导航。

原子时钟网络可用于搜寻暗物质存在暴露的差异,科学家确信暗物质存在于星系,有证据表明部分暗物质能够弯曲星系周围的光线。

环绕地球的无数人造卫星可作为一种探测器起到类似效果,足以探测到波动现象。该项目合作者、内华达州大地测量实验室主管杰夫-布卢伊特(Geoff Blewitt)博士说:“如果没有暗物质,我们知道的正常物质不足以弯曲周围的宇宙光线。”一种可能是宇宙气体中的暗物质不可能像正常物质那样的粒子构成,但是在时空结构中存在宏观缺陷。

当地球运行时会掠过宇宙气体,所以对我们来说,宇宙气体像暗物质星系风吹过地球和人造卫星,当暗物质掠过,它将偶尔导致GPS卫星时钟出现不同步。如果暗物质导致GPS卫星时钟不同步超过十亿分之一秒,我们能够很容易探测到该现象。

当GPS时钟出现不同步,我们便知道暗物质的存在。德雷维安科博士称,事实上,我们可以使用大量的GPS卫星作为一个最大的人造暗物质探测器,如果它能正常运行,可以最终发现宇宙中95%以上未探测到的物质。这项研究结果发表在《自然物理学》杂志上。

延伸阅读:科学家称暗物质正在消失 宇宙将变得巨大而空旷

根据《参考消息网》11月23日报道,外媒称,构建宇宙的基本建筑材料、“粘合”我们周围可观测大星系(银河系、星云等)的暗物质有可能正在消失。

据西班牙《阿贝赛报》11月21日报道,意大利和英国的宇宙学家在最近发表在《物理学评论通讯》周刊上的文章中指出,他们的研究发现,暗物质正在缓慢转变成暗能量,虽然这个转变过程的原因不得而知,但这很可能是导致银河系和宇宙中其他星系团从大约80亿年前开始生长越来越缓慢的原因。如果暗物质继续以科学家探测到的速度转变成暗能量,那么宇宙最终会变成一个“空旷、寒冷、黑暗”的巨大空间,而这个过程所用时间比我们想象的要短很多。

自从科学家1998年确定宇宙正在加速膨胀后,冷暗物质模型(ACDM)便成为描述这个膨胀机制的宇宙学标准模型。冷暗物质(CDM)在宇宙中不能用电磁辐射来观测,因此是暗的;同时这种微粒的移动是缓慢的,因此是冷的,冷暗物质微粒具有超长生命。此外,暗物质微粒数量是组成星星和银河系的普通物质微粒的近6倍,占据了宇宙中所有物质的85%,所有星系都附着在由暗物质构成的宇宙架构上。

然而现在却有越来越多的证据证明这一简单的模型无法解释天文学家们目前已经掌握的全部数据。尤其是宇宙结构:星系以及星系团的成长似乎要比ACDM模型预期的速度更慢,这意味着暗物质微粒正从宇宙中逐渐消失。

对此,意大利罗马大学和英国朴茨茅斯大学的科学家提出了新的解释,即暗物质正在消失,变成了暗能量。虽然暗物质变成暗能量的比例很小,速度很慢,但科学家相信如果这个过程继续,宇宙中所有暗物质将会在1000亿年后消失,最后宇宙会变得“巨大,空旷而乏味,其中几乎空无一物”。显然这是一个有意思的结论,它为我们理解宇宙的未来发展提供了新角度。

延伸阅读:我国暗物质研究取得重要成果

新华网北京11月14日电,中国暗物质实验合作组最新研究成果11日在国际著名科学杂志《物理评论D》快报栏目发表。这项研究在更大范围内排除了当前理论预期的暗物质存在空间,是目前国际领先水平的暗物质探测灵敏度测量结果,也是对当前暗物质理论进行的一次重要检验。

据科学家介绍,暗物质是指不发射任何光及电磁辐射的物质,目前人们只能通过引力产生的效应得知其存在。宇宙学研究表明,在宇宙物质质量中,普通物质约占15%,其余85%是暗物质。暗物质超出粒子物理标准模型以外,是人类对于宇宙物质构成的全新认识。

中国暗物质实验合作组首席科学家康克军说:“暗物质粒子就像一条鱼,在一个漫无边际的海洋中存在。找到这条鱼,就是找寻暗物质的过程。”

2002年,美国国家科学技术委员会的研究报告将暗物质研究列为21世纪最重要的11个物理学前沿研究课题之首。暗物质研究极有可能在不久的将来取得重大突破。其研究成果将可能导致一场新的物理学革命,极大改变人类对于物质世界的认识。

此次发表的研究成果由清华大学联合四川大学、南开大学、中国原子能科学研究院、雅砻江流域水电开发有限公司等单位组成的中国暗物质实验合作组,在世界最深的中国锦屏地下实验室,利用单体质量约为1千克、能量阈值约为300电子伏(eV)的点接触高纯锗探测器开展实验取得。合作组在质量为10千兆电子伏(GeV)以下的范围内没有探测到暗物质信号,在更大范围内排除了当前理论预期的暗物质存在空间。

康克军说,2010年前后,由美国芝加哥大学领导的CoGeNT实验组称已在海洋深处的某个位置找到了这条“鱼”。尽管此后有不少国家的科研团队对这一结论表示质疑,但因探测器原理不同,很难推翻这一结论。“我们采用与美国CoGeNT实验组相同的探测原理,而且探测效率更高、实验室宇宙线本底(自然状态下的放射水平)更低。我们的实验结果证明了美国CoGeNT实验组所宣称的那个区域是不可能有暗物质粒子这条‘鱼’存在的,彻底推翻了他们的结论,为科学家指出了下一步找寻的范围和方向。”

康克军表示,我国自主的暗物质实验开始不久,中国暗物质实验合作组服务国家重大战略需求,将瞄准国际先进半导体探测器这一技术领域,发展我国先进探测器技术,打破高纯锗探测器的国际垄断,为我国辐射防护、国土安全、海洋放射性检测等提供自主的测量设备,带动我国新型半导体材料、低噪声电子学、超低本底辐射屏蔽技术、低本底低温制冷技术等多个领域技术的发展和提升。

责任编辑:赵雯珺
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