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也许暗物质是温暖的 而不是冷的

时间:2019-11-29 23:22:12 出处:大发五分3D登入网址-大发五分3D网站
自20世纪100年代“ 广义相对论的黄金时代 ”以来,科学家们认为宇宙的大次要有的是由一种生活生活被称为“ 暗物质 ” 的神秘无形物质组成。从那过后,科学家们试图用双管齐下的依据来出理 这些 谜团。一方面,天体物理学家试图寻找还都都还可否 解释这些 质量的候选粒子。

当事人面,天体物理学家试图找到还都都还可否 解释暗物质行为的理论基础。到目前为止,争论集中在它是“热”还是“冷”的现象上,可能性其相对简单,冷的观点比较占优势。然而,由哈佛 - 史密森尼天体物理中心(CfA)领导的一项新研究revits Dark Matter可能性实际上是“温暖”的想法。

这是基于宇宙模型的宇宙学模拟,使用所含温暖暗物质的宇宙模型。模拟由CfA,麻省理工学院Kavli天体物理与空间研究所,莱布尼茨波茨坦天体物理研究所和多所大学的国际研究团队进行。该研究最近冒出在皇家天文学好月刊中

科学家对LCDM宇宙学模型的表示

当它冒出时,Dark Matter被恰当地命名。对于初学者来说,它占宇宙质量的为宜84%因此 既不发射,要是我吸收或反射光或任何这些 已知形式的辐射。其次,它越来越电磁荷,除了通过引力之外不与这些 物质相互作用,这是一种生活生活基本力中最弱的。

第三,它有的是由原子或它们通常的构件(即电子,质子和中子)组成,这能助 它的神秘性。因此 ,科学家们推测它越来越由这些 符合宇宙定律的新物质组成,但在传统的粒子物理研究中并越来越冒出。

无论其真实本质咋样,自从大爆炸事件地处为宜10亿年以来,暗物质对宇宙的演化产生了深远的影响。事实上,当让他们认为它在从星系的形成到宇宙微波背景(CMB)辐射分布的各个方面发挥了关键作用。

为宜十亿年前有另有2个 星系形成的模拟图

更重要的是,考虑到暗物质所起作用的宇宙学模型得到了对这些 种生活生活截然不同的宇宙特征的观察的支持。因此 ,它们与宇宙参数一致,如宇宙膨胀的速率单位,它一种生活生活受到神秘的,不可见的力(称为“ 暗能量 ”)的影响。

目前,最广泛接受的暗物质模型假设它不必与重力影响之外的任何这些 物质或辐射(包括其自身)相互作用 - 即它是“冷”的。这要是我所谓的冷暗物质(CDM)场景,它通常与LCDM宇宙学模型形式的暗能量理论(由Lambda表示)相结合。

正如CfA的天文学家和研究的主要作者Sownak Bose博士通过电子邮件向今日宇宙解释:

“[CDM]是经过最佳测试和首选的模型。这主要是我可能性在过去四十年左右的时间里,当让他们老会 在努力使用冷暗物质作为标准范例进行预测 - 因此 将有有哪些范式与实际数据进行比较 - 发现一般来说,这些 模型不必还都都还可否在各种尺度上重现各种观察到的现象。“

正如他所描述的那样,在宇宙演化的数值模拟使用“热暗物质”(在这些 具体情况下是中微子)进行数字模拟过后,冷暗物质场景成为了领跑者。有有哪些亚原子粒子非常类式 于电子,但越来越电荷。它们也很轻,以近乎光速的速率单位穿过宇宙(换句话说,它们在运动学上很“热”)。

有有哪些模拟表明,预测的分布看起来与今天的宇宙无关,“Bose补充道。“出于这些 愿因 ,现在开始英语 考虑相反的限制,当它们出生时几乎越来越任何速率单位的粒子(又称”冷“)。所含该候选折 的模拟更符合现代宇宙观测。

“在进行了与过后相同的星系聚类测试过后,天文学家发现了模拟广告观测到的宇宙之间的惊人一致性。在后该 的几十年中,冷颗粒通过比简单的星系聚类更严格,非平凡的测试进行了测试,因此 它通常以漂亮的颜色通过有有哪些测试。

要是我 吸引力的来源是,冷暗物质(为宜在理论上)应该是直接或间接可检测的。然而,这是CDM遇到麻烦的地方,可能性到目前为止所有检测单个粒子的尝试都失败了。因此 ,宇宙学家可能性考虑考虑这些 可能性与这些 物质具有更小水平相互作用的候选折 。

这要是我CfA的天文学家Sownak Bose试图与他的研究团队决定。为了当让他们的学习,当让他们专注于有另有2个 “温暖的”暗物质候选人。该理论粒子具有与接近光速移动的非常轻的粒子巧妙地相互作用的能力。

特别是,它还都都还可否 与中微子相互作用,中微子是HDM场景的前者。当让他们认为中微子在炎热的早期宇宙中非常普遍,因此 “温暖的”暗物质的地处会产生强烈的影响。

“在类式 模型中,暗物质粒子还都都还可否 与光子或中微子等辐射物质进行有限(但弱)相互作用,”Bose博士说。“这些 耦合在早期的宇宙'凹凸'中留下了有另有2个 相当独特的印记,这与暗物质是有另有2个 冷粒子时的预期有很大的不同。”

美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄的漩涡星系的可见光(左)和红外图像(右)

为了测试这些 点,该团队在哈佛大学和冰岛大学的超级计算设施中进行了最先进的宇宙学模拟。有有哪些模拟考虑了大爆炸后为宜10亿到为宜140亿年(为宜现在),温暖和暗物质的地处将咋样影响星系的形成。Bose博士说:

“[W]进行了计算机模拟,以生成这些 宇宙在经过14亿年的演变后可能性会是有哪些样子的实现。除了对暗物质成分建模外,当让他们还包括最先进的恒星形成处方,超新星和黑洞的影响,金属的形成。“

因此 ,团队将结果相互比较,以选折 还都都还可否 区分彼此的特征签名。当让他们发现,对于这些 模拟来说,这些 温暖的暗物质的影响太小而不明显。然而,它们以这些 不同的依据地处,特别是在遥远的星系分布在整个太空中的依据。

这些 观察结果特别有趣,可能性它还都都还可否 在未来使用下一代仪器进行测试。“要是我 做的依据是通过观察氯化氢乙炔气体体的分布来早期绘制宇宙的凹凸,”Bose博士解释说。“从观测的深度图来看,这是一项性性成熟 期期 的句子的句子期期图片 图片 期是什么期期的技术:当让他们还都都还可否 通过观察遥远星系(通常是类星体)的光谱探测早期宇宙中的中性氢。”

计算机模拟宇宙中物质的分布。橙色地区拥有星系; 蓝绿色特征是氯化氯化氢乙炔气体体体和暗物质

简而言之,从遥远的星系向当让他们传播的光越来越通过星系间介质。可能性在介入介质中地处大量中性氢,则来自星系的发射线将被次要吸收,而可能性几乎越来越,则它们将不受阻碍。可能性暗物质真的很冷,它将以氯化氢乙炔气体体的“更大”分布的形式冒出,而WDM场景将愿因 振荡的块状物。

目前,天文仪器越来越必要的分辨率来测量早期宇宙中的氯化氢乙炔气体体振荡。但正如博斯博士指出的那样,这项研究还都都还可否 为新实验和不必还都都还可否进行有有哪些观察的新设施提供动力。

类式 ,像詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)要是我 的红外仪器可用于创建新的氯化氢乙炔气体体吸收分布图。有有哪些地图既还都都还可否 确认温暖暗物质的影响,也还都都还可否 将其作为候选折 进行排除。当让他们还希望这项研究不必还都都还可否激发当让他们对可能性考虑过的候选人的思考。

最后,正如博森博士所说,真正的价值来自要是我 有另有2个 事实:有有哪些理论预测还都都还可否 刺激观察到新的领域,并测试当让他们认为当让他们所知道的极限。“这要是我科学真正的完正,”他补充道,“做出预测,提出测试依据,进行实验,因此 限制/排出理 论!”

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