看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?

看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?
2019年09月21日 02:37 新浪网 作者 天文在线

关于暗物质知之甚少,但科学家们长期以来认为它是宇宙诞生的残余

看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?

图解:暗物质约占宇宙的四分之一,正常物质仅占5%,其余为暗能量。图片来源:NASA,ESA,CFHT,CXO,MJ Jee(加州大学戴维斯分校)和A. Mahdavi(旧金山州立大学)

暗物质,尽管科学家相信宇宙质量的80%尤其组成,仍是现代物理中最大的谜团:它的真实身份和来源都还是未知。约翰霍普金斯大学的研究显示,暗物质可能在大爆炸之前就已经存在。

看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?

图解:从引力透镜产生的效应,星系团CL0024+17内部被发现存在有一个暗物质圈,在这张哈勃太空望远镜像片里以蓝色显示出来。

该研究,于2019年发表于physical review letters,给出了关于暗物质是如何产生的以及如何运用观测天文学对其进行鉴定的新观点。

“研究揭示了粒子物理学与天文学之间潜在的联系。如果组成暗物质的粒子在大爆炸之前就已经存在,那么其很可能影响了星系在宇宙中的分布方式。这种联系可能可以用来研究暗物质的本质与大爆炸之前的时间。” 论文作者Tommi Tenkanen说到,一名来自美国马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学的天文学博士后。

看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?

图解:被暗物质包围绕着的地球想像图

尽管对其起源仍一无所知,天文学家相信暗物质对于星系的构成与群聚施加了显著的影响。虽然无法被直接观测,科学家可以通过其对可见物质的引力作用以及分布确认它的存在。

看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?

图解:簇中扭曲的形状是遥远的星系,光线通过在星系团内被称为暗物质的不可见物质的引力而弯曲。图片来源:NASA / ESA / M. 邮递员(STScI)/ CLASH团队

长久以来,科学家认为暗物质是大爆炸的产物。他们一直在用尽各种方法寻找暗物质,但所有努力都未能获得回报。

“如果暗物质是大爆炸的残留物,已进行的粒子物理学实验早已应该有所收获。”Tenkanen说。

看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?

图解:哈勃超深空场描绘了远古时代的星系图景,根据大爆炸理论,它们处于一个更年轻、更致密且更炽热的宇宙。

以新的更加简单的数学模型为基础,暗物质很可能产生于大爆炸之前被称为暴涨期-空间剧烈膨胀-的时代。急剧的膨胀中产生了一类被称为标量粒子的基本粒子。目前已知的唯一一种标量粒子就是著名的希格斯玻色子。

看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?

“我们还不清楚暗物质到底是什么,但如果其属于标量粒子,那么它很可能比大爆炸还要古老。在假定的数学模型下,不必考虑可见物质与暗物质除引力之外的未知相互作用。”Tenkanen解释道。

虽然暗物质起源于大爆炸之前不是全新的理论,但之前的观点都未能得到计算的支持。该研究的成果说明:科学家们经常对暗物质起源的数学模型做出过于复杂的假设。

看不见的暗物质,竟构成宇宙质量的80%?它与大爆炸是什么关系?

该研究也指出了一种探寻暗物质起源的新思路, 即通过观测暗物质在宇宙形成中物质分布留下的痕迹来推断其来龙去脉。

“虽然粒子分析实验很难捕捉到暗物质,天文观测很可能找到蛛丝马迹。随着欧几里得卫星将于2022年发射,我们将会了解到更多关于暗物质起源的故事。除了暗物质自身,它们的发现也许能帮助我们探寻大爆炸之前的世界。”

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. spaceanswers-HPYULEMAR

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

翻译:天文志愿文章组-HPYULEMAR

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-PN结

排版:天文志愿文章组-零度星系

美观:天文志愿文章组-

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自: https://www.spaceanswers.com/deep-space/what-came-first-dark-matter-or-the-big-bang/

本文由天文志愿文章组-HPYULEMAR翻译自spaceanswers的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

特别声明:以上文章内容仅代表作者本人观点,不代表新浪网观点或立场。如有关于作品内容、版权或其它问题请于作品发表后的30日内与新浪网联系。

天文在线

天文在线

发布与天文相关的一切天文科普视频

+关注
作者文章