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宇宙亮度是想象中的2倍!宇宙空間的神秘光芒,或來自傳說中的粒子

由 姿勢分子 發表于 攝影2023-01-19
簡介研究人員進行了數學建模後認為:質量在8~20電子伏特之間的軸子是有可能在特殊情況下產生可觀測的訊號的

正常燈的亮度是多少瓦

2015年,美國宇航局的新地平線號探測器飛掠冥王星,成為歷史上首個近距離探測冥王星的人造裝置。

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新地平線號不僅探測了冥王星,還對它所在的柯伊伯帶進行了資料收集。令人意外的是,它發現了一些詭異的光芒。

宇宙空間有光並不是什麼稀奇事,這叫做宇宙光學背景。但讓科學家不解的是,宇宙光學背景的亮度超出想象,是理論上的2倍。

對於這個現象,科學家們研究了很久。最近,美國約翰霍普金斯大學的天體物理學José Luis Bernal及其團隊提出一種猜想,那就是多餘的光芒來自暗物質的相互作用。

我們知道,暗物質佔了全宇宙物質的80%左右,但和可見物質之間沒有相互作用,所以我們無法直接觀測。唯一能夠了解它們的,就是暗物質提供的引力,它們雖然無法直接探測,但透過引力束縛著宇宙的星系。

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關於暗物質的本質,科學家們也有不同的見解。有人認為,有一種名叫軸子的粒子或許就是暗物質的本質。軸子的概念在20世紀70年代被首次提出,但直到現在仍然停留在猜想階段。

軸子假說有一點很吸引人,那就是它們並非絕對不可探測。理論表明,軸子有可能在強磁場的作用下衰變為一對光子。因此,如果軸子真的存在,那麼宇宙空間中的光線或許就應該比沒有軸子的情況下更亮一些。因此,當新地平線號發現宇宙空間的亮度超過理論上的宇宙光學背景之後,反倒有點興奮,認為可以佐證這個理論。

不過,想要證明這一點,就要對宇宙光學背景進行精確的觀測。

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好在新地平線號上的高解析度遠端偵察成像儀在這方面具有極強的觀測能力,比上世紀70年代的旅行者號探測器要敏感得多。儘管有科學家將多餘的亮度歸結於宇宙的恆星和星系,但Bernal的團隊還是試圖分析是否有軸子在作祟。

研究人員進行了數學建模後認為:質量在8~20電子伏特之間的軸子是有可能在特殊情況下產生可觀測的訊號的。電子伏特是通常被用來衡量粒子質量的單位,通常的粒子質量都用兆電子伏特(100萬電子伏特)級別來衡量,可見軸子的質量有多麼小。

不過,最近還有研究表明,軸子的質量可能不足1電子伏特,這意味著它們需要獲得足夠多的能量才能產生光子。

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不論是哪一種可能性,目前都無法得到證實。不過,透過縮小軸子的質量範圍,有助於科學家們在未來更好地探究其本質。

另外,如果宇宙空間亮度過剩的現象確實來自軸子衰變為光子的過程,那麼還存在其他的特殊現象。只要找到這些現象的證據,那就同樣可以證明軸子的存在。