天文學家們經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，暗物質在小星系中似乎不常發(fā)生聚集現(xiàn)象，但是在大星系（如星系團）中，它們的密度會急劇升高。究竟為什么暗物質在不同的系統(tǒng)中表現(xiàn)會不同，一直是個謎。
據(jù)美國科學促進會（AAAS）運營的全球科技新聞服務網(wǎng)站優(yōu)?？疲‥urekAlert）2月27日消息稱，一組來自日本、德國和奧地利的研究人員于2月22日在《物理評論快報》發(fā)表論文稱，暗物質只有與合適的能量發(fā)生碰撞時，才可能發(fā)生相互散射現(xiàn)象。他們的這一理論有助于解釋為什么從最小到最大的星系都擁有屬于它們自己的形狀。
暗物質是一種神秘而未知的物質形式，它構成了今天宇宙中80%以上的物質。雖然它的特性還是未解之謎，但是科學家認為是它通過其引力的吸引作用生成了恒星和星系，并最終導致了生命體和人類的誕生。
該論文的作者、美國加州大學伯克利分校（UC Berkeley）教授、日本東京大學（Tokyo University）卡弗里宇宙物理和數(shù)學研究所首席研究員Hitoshi Murayama介紹道：“暗物質實際上是我們所有生命體的母親，雖然我們還沒真正見過她。并且不知怎么的，我們從一出生就與她分開了。她究竟是誰？這是我們想要弄明白的問題?！?/p>
天文學家們經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，暗物質并不像計算機模擬實驗結果所顯示的那樣會聚集在一起。照理說，如果引力是驅動暗物質運動的唯一力量，也就意味著只是拉力而沒有推力，那么暗物質就會在靠近星系中心的區(qū)域變得密度很高。然而事實表明，特別是在被稱為“矮球狀星系”（dwarf spheroidal）、光芒微弱的小型星系中，暗物質似乎并沒有像預期的那樣向中心聚集靠攏。不過，假如暗物質能像臺球一樣相互散射——在相互碰撞后能更為均勻地散開——這個難題就迎刃而解了。針對這個設想，一個需要解答的迫切問題是：為什么暗物質的確像是在諸如星系團的更大系統(tǒng)中發(fā)生了聚集？是什么讓矮球狀星系和星系團中的暗物質表現(xiàn)得不盡相同？該跨國研究小組構思出一種理論，似乎可以解釋這種現(xiàn)象，通過破解這個謎題，最終揭示出暗物質究竟是何物。
中國物理學家、奧地利科學院（Austrian Academy of Sciences）博士后研究員Xiaoyong Chu解釋道：“如果暗物質相互散射的特定速度非常慢，那么這種現(xiàn)象就能經(jīng)常發(fā)生在矮球狀星系中——以很慢的運動速度——而在暗物質運動速度很慢的星系群中，這種現(xiàn)象就很罕見了，這很可能因為它的發(fā)生需要先引起一種在地球上很常見的現(xiàn)象——共振（resonance）?！痹撗芯啃〗M懷疑這正是暗物質正在發(fā)生的物理效應。
德國電子同步加速器（Deutsches Elektronen-Synchrotron，簡稱DESY）的博士后研究員Camilo Garcia Cely解釋道：“自然界中還有許多其他系統(tǒng)也曾發(fā)生過類似的偶然事件：在恒星中，阿爾法粒子在撞擊鈹原子后會發(fā)生共振，隨后鈹原子又會撞擊碳原子再發(fā)生共振，從而最終生成了構成地球生命體的基本物質。類似的過程也發(fā)生在一種被命名為“phi”的亞原子粒子上。”
Chu強調了很重要的一點：“這也可能是一個信號，暗示我們的世界比我們所看到的具有更多的維度空間。如果一顆粒子在額外維度中運動，那么它就具有能量。對于我們這些看不到額外維度的人，我們就認為能量實際上等同于質量——這要多虧了愛因斯坦的質能方程E=mc2。也許有一些粒子在額外維度中的運動速度是我們維度中的兩倍，這使得它的質量恰好是暗物質質量的兩倍。”該研究小組下一步計劃將是尋找能支持他們理論的觀測數(shù)據(jù)。Murayama展望道：“如果這是真的，未來對不同星系的更詳細觀測將揭示暗物質的散射現(xiàn)象確實取決于其運動速度。”
編譯：Jonathan 審稿：阿淼 責編：唐林芳
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