宇宙正在发烧科学家猜测可能和暗物质有关银河系也受影响

我要新鲜事2023-10-23 19:47:490阅

回首宇宙的起源，我们发现它在138亿年前由一场神秘的奇点爆炸产生，接着漫长的亿万年里，宇宙渐渐冷却，同时各种基本粒子开始涌现。这些粒子相互组合，创造了多彩多样的物质，随着引力的作用，它们汇聚成了我们今天所见的恒星和星系。在星系之间，广袤的空间中存在着大量星际气体云。然而，近来的一项观测结果却揭示了一个出人意料的情况，星系间的气体温度似乎比理论模拟的温度要高一些。理论上，现今宇宙的温度应该趋于稳定，但似乎宇宙现在正处于一种微弱的“发热”状态。科学家猜测，这个谜之热源可能与暗物质中的暗光子有关。

暗物质的概念首次提出可以追溯到上世纪30年代，当时瑞士天文学家Fritz Zwicky观测到星系内部的运动速度明显超出了根据可见质量计算的速度。他提出，宇宙中可能存在一种不为人类所见的物质，这种物质通过引力影响星系的轨迹，被称为“暗物质”。

暗物质的真正本质依然未知，也不清楚它是如何诞生的。尽管如此，通过研究恒星的运动以及星团内的星系运动，天文学家一致认为，暗物质在宇宙中占据着相当大的比例。

有一种假说认为，暗光子就是暗物质的一种形态。这些暗光子对宇宙产生了一种微弱的加热效应，而在某些特殊条件下，它们可能会转化为常规粒子，同时释放额外的热量。

观测暗物质一直是一项极具挑战性的任务，因为暗物质几乎不与光发生相互作用，只能通过引力异常来推断其存在。不过，暗光子有点不同，科学家认为，通过分析星系间氢气发射线中的莱曼-阿尔法森林，我们或许可以找到暗光子的蛛丝马迹。

在宇宙中，类星体是最明亮的天体之一，通常距离我们的太阳系非常遥远。从类星体发出的光经过漫长的星际旅程才抵达地球。在这个过程中，光子会遇到星系间物质，这些物质会吸收光子，产生一系列吸收线，特别是在氢的莱曼α发射线的短波侧会形成密集的吸收线群，被称为莱曼-阿尔法森林。

这些吸收线的产生原因在于光子穿越星系间的中性氢云团时，会遇到密度较大的中性氢云。虽然大部分光子能够穿过而不受影响，但具有特定波长的光子会被吸收，导致光谱中出现缺失的吸收线。

这些光子在传播到地球的过程中会经过多个中性氢云团，同时由于宇宙在不断膨胀，这些云团的吸收线将发生红移，使吸收线出现在不同的波长上，形成一系列密集的吸收线。当中性氢云团的温度较低时，产生的吸收线会呈细长的条纹，但当云团内部的粒子剧烈运动时，温度升高，吸收线则变得宽广。通过观察这些吸收线的状态，科学家可以测量星际气体云的温度。

利用这种方法，研究人员对星际气体云的温度进行了测量，结果表明实际温度要高于计算机模拟的温度。这显示出宇宙中存在一种未曾观测到的热源，而这一谜之热源很可能来自暗光子。

正常光子在宇宙中传播电磁力，创造电和光，但暗光子的性质截然不同。暗光子可能携带一种未知的基本相互作用力，这种相互作用力运作在我们目前所熟知的尺度和空间之外。

尽管暗物质不易观测，但它们具有质量，也是力的传递者。虽然它们与常规物质不发生相互作用，但却会与其他类型的暗物质粒子发生相互作用。在特定条件下，这些暗光子可能会突然转化为低频光子，并与真正的常规光子混合在一起，表现出常规光子的特性，同时释放额外的热量。