在寻找“看不见的”暗物质时崭露头角

我们可以绘制地图,称重并模拟它,但我们仍然不知道它是什么但是暗物质正在以前所未有的方式成为人们关注的天文学家现在知道宇宙中每克原子的价值至少有五个更多的是一种新的,看不见的物质既不闪耀也不阻挡光我们也可以在超级计算机内创建模型宇宙,它们在夜空中以令人惊叹的细节再现我们周围的东西,但只是假设这种看不见的暗物质像鬼一样穿过我们在过去的十年里,我们已经开始几乎定期绘制出看不见的东西,发现它与模拟预测相匹配然而在粒子物理学家为暗物质思考过的众多候选者中,我们仍然远未知道哪个是正确的

在寻找神粒子方面,在某些方面甚至更加困难,希格斯玻色子1978年,维拉鲁宾和肯特福特发现附近星系中的恒星没有移动正如预期的那样,星星远离银河系的中心,所有的光线(因此质量都集中在一起),移动得太快,以至于所有可见物质的重力都不能固定在它们上面

因此,一些看不见的物质来源必须提供额外的引力来解释星系外围的恒星暗物质的概念已经被看到了,但接下来的问题是,究竟是什么呢

今天,40多年后,天文学的技术进步使天文学家们大大扩展了Vera Rubin的开创性工作,并且在星系和恒星的运动中发现了暗物质的迹象

可见物体的运动使我们能够预测暗物质分布和这些与超级计算机中创建的模型宇宙相匹配这样的观察和模拟已经导致人们惊人的认识到,我们宇宙中的可见物质是冰山的一角,仅占所有质量的157%但是要了解暗物质的深度与可见物质相互作用只是谜题的一部分暗物质身份的关键线索是它是否与自身相互作用,如果是这样,它有多强烈

那么你如何研究你看不到的粒子的相互作用呢

答案在于引力透镜大型物体可以弯曲它们周围的空间,当它们这样做时,光线的路径也会弯曲,就像镜头一样

就像任何处方眼镜一样,你可以有强弱的引力透镜如果在一个区域内有大量的质量紧密堆积然后它强烈地弯曲来自背景星系的光这发生在星系团的密集中心在星团的边缘,质量更加分散,透镜效应更弱而不是背景星系图像的明显翘曲,你对它们的形状有一个更微妙的扭曲你只能通过平均扭曲数十个背景星系图像来确保这种效果,使弱透镜成为一个更具挑战性的观测工具,但唯一的一个可以映射星系团外围的暗物质也可以通过研究星系和星系团如何碰撞来寻找暗物质的自相互作用

巨大的物体相互穿过,它们构成的物质也有可能相互作用

这个机会是基于物体,碰撞的横截面,可以被认为是它为另一个物体提供的目标区域

与你发生碰撞还需要考虑物体的分布情况例如,虽然地球上的汽车可能正面碰撞并且横截面较大,但实际发生这种情况的可能性要小得多,如果没有太多交通的话在路上同样,恒星可能看起来像是大目标,但是它们在银河系内分布如此稀疏以至于它们在实践中几乎从不碰撞,我们不得不等待星系时代比星系时代长十亿倍

打我们的太阳!然而,位于恒星之间的气体将完全碰撞(电磁力确保微小颗粒将呈现更大的横截面)因此,如果两个星系在一个受损的汽车残骸中撞击气体一起撞击,而恒星只是通过彼此错过了 暗物质可能位于这些情况之间的某个位置,候选粒子与气体相比具有微小的横截面,但超过星星意味着在碰撞后,暗物质的云(或光环)将在星星之后但在前方最近的研究已经使用引力透镜来绘制碰撞星系团中的暗物质,并对Abell星系团进行第二次更详细的观察,看看由于一些新的暗物质自相互作用,暗物质是否落后于恒星

更大规模的星系团相互作用,没有证据表明星团的暗物质晕已经相互作用(即它们仍然跟随恒星)但是在较小的尺度上,在恒星后面检测到大约4,500光年的质量移位透镜

恒星在大部分质量范围之前发出了透镜信号,这是暗物质

暗物质滞后于恒星的距离越大,暗物质部分越大icle的横截面可以排除某些候选人在小尺度上,现在有一些初步证据表明暗物质似乎与相反方向上行进的暗物质云相互作用/碰撞至少一点

在较大的尺度上,我们有最严格的约束它可以与自身相互作用在这两个下界和上界之间存在许多潜在的候选者,但是这两个结果表明天文学家最终可能正在研究难以捉摸的暗物质粒子 - 尽管唯一确认的确切候选者将需要在地球上的实验室因此,这项工作特别及时,因为在维多利亚州Stawell的世界上第一个南半球直接暗物质探测器获得了资金

在SUPL(Stawell地下物理实验室)实验中将试图探测暗物质粒子与原子的碰撞确认确切的颗粒负责,最后将暗物质带入光线和眩光粒子物理学

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