暗物质或许并没有那么“暗”：与同类发生反应(图)

Daphane

來源: 新浪科技

　“子弹星系团”。它是人们发现的首个星系团相撞案例。这张图像中的恒星星光由哈勃空间望远镜拍摄；中性气体发出X射线辐射，由钱德拉塞卡X射线空间望远镜获取(粉色)；而暗物质则以蓝色表示   
   
   
北京时间4月21日消息，据国外媒体报道，想象你有两把枪，这两把枪分别放置在相距很远的位置上并互相朝对方射击。如果这两把枪射出的是子弹，那么绝大多数子弹都不会发生相撞，发生两颗子弹迎头碰撞的几率是非常非常低的；而如果这两把枪射出的是液体泡沫，这么这两团泡沫就会迎面相撞并粘在一起；最后，如果这两把枪射出的是中 微子，那么这些中微子将会直接从空间中穿行而过，而不会受到任何外界的影响或扰动。   
   
　　当宇宙进行这样的实验时，它会同时射出这三样“子弹”——星系中单个的恒星就像散弹枪射出的固体子弹，当两个星系迎面相撞时，大部分恒星都不会发生碰撞，因为相比巨大的空间，恒星显得太过渺小空旷；而星系中的中性气体就像液体泡沫，当碰撞发生时它们会减速，释放能量并相应发生温度的升高，从而产生X射线辐射；最后，构成星系大部分质量的其实是一种我们根本看不到的东西——暗物质，它们就像前面所举案例中的中微子，不会跟任何恒星或气体或它们自身发生任何反应。我们得知它们存在的唯一方法便是对其引力效应的探测。   
   
　　本文中展示的“子弹星系团”(Bullet Cluster)是人们发现的首个星系团相撞案例。这张图像中的恒星星光是由哈勃空间望远镜拍摄的，其中的中性气体发出X射线辐射，这一波段的信号由钱德拉塞卡X射线空间望远镜获取(以粉色表示)，而暗物质则需要借助引力探测才能察觉(以蓝色表示)。在这一星系团中气体的质量远远超过恒星的质量。可以看到在撞击发生时，这些中性气体的位置滞后于恒星，但暗物质则完全没有表现出任何减速的迹象。   
   
　　由英国杜伦大学教授理查德·梅塞(Richard Massey) 领衔的一个天文学家小组正在对星系，星系团和星系群之间的相撞案例进行研究。他们试图绘制出相撞发生区域背后的背景星系地图，因为如果你能够知道背景星系的光线发生扭曲的程度，你也就能够判断其中的暗物质成分究竟有没有由于相撞的发生而与气体物质或其他暗物质之间发生相互作用并减速，也或者它们根本不受任何影响。在第一批进行观测的72个星系团或星系群相撞案例中，梅塞的小组没有观测到暗物质出现任何的减速迹象。   
   
　　然而某些有趣的事情出现了。当他们对另外一个案例——星系团“阿贝尔3827”(Abell 3827)进行观测时，情况似乎有些不同——此前观测的所有星系团相撞案例中，暗物质都没有表现出任何减速或受到影响的迹象，但在“阿贝尔3827”的案例中，其中的暗物质似乎与恒星之间出现了分离，这是人类首次观察到这样的现象。   
   
　　对于这种现象，可能存在以下三种解释：   
   
　　1)这一碰撞案例是特殊的，或许发生于更慢的时间尺度上，从而允许非常微小的摩擦力逐渐发生累积；   
   
　　2)存在某种由正常的，与暗物质无关的天体物理效应，对这类较小的星系团产生这样的影响效果，但对于其他更大型的星系团则不会起作用；   
   
　　3)这是一次观测误差，而非真实事件；   
   
　　其中的第三种可能性是必须最先予以排除的。我们所观测的这一星系大致距离地球14亿光年，而图像中正常物质和暗物质之间的分离距离约为5000光年，还不到10万分之一。其统计显著性仅有约3.3σ，这就意味着存在大约0.1%的可能性这是一次观测误差导致的假象。在物理学上，一般要求置信度要达到5σ才可以宣称取得了一项新发现。   
   
　　然而与此同时，我们也不应忽视我们有可能观测到了首例暗物质与其同类发生反应的首个案例的可能性。如果这一点得到证实(不管以何种方式)，都将极大推进我们对于这种神秘物质本质属性的理解。暗物质构成了我们宇宙中物质成分的绝大部分。