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科学家都不敢相信自己的眼睛 宇宙最大质量天体正发出奇异信号!

时间:2019-04-07 19:00  阅读:14
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距地球大约2.5亿光年,乃是英仙座星系团,宇宙内已知的质量最大天体之一。

天文学家把它描述成一个包裹着大量原子的气云,每个原子可以看作一个完整的星系。超热等离子体在此聚集,让这个星系拥有颇多秘密——但它还从未如此挑战人类的认知——此前在对这一星系团详细观测时,天文学家们发现了无法用迄今已知物理学解释的奇异信号。

这到底是什么?

科学家不敢相信自己眼睛

这是一个用了很长时间才确认的发现,因为科学家起初自己也不敢相信。

宇宙最大质量天体正发出奇异信号!科学家都不敢相信自己的眼睛

2014年,哈佛大学天体物理学中心科学家伊斯拉·布尔鲍尔所在的团队利用钱德拉X射线望远镜在英仙座星系团发现一个怪异信号。其不来自于英仙座星系团X射线光谱中的任何已知物质类型,也无法用现今的物理学去解释。

这是一条3.56keV(千电子伏)光谱线,不与任何已知原子跃迁相对应。

据布尔鲍尔描述,这个星系团充斥着离子,因此在X射线光谱中可以形成很多“线”,现在,原本不该有“线”的地方出现了一条“新线”,且不属于任何已知的类型。

团队用了很长时间才确信这条“线”不是望远镜误差导致的“伪像”。他们一再的核实,重新分析数据,将数据归为不同的子群后,再与两个不同天文台上其他四个探测器的数据进行比照。

但这条“线”依然没有消失,它真实存在。

神秘信号与暗物质的纠缠

在随后的验证中,团队在其他73个星系团的X射线中发现了相同的光谱特征。而欧洲的XMM-牛顿X射线望远镜也证实了“线”的存在。荷兰莱登大学研究小组发现了相同的光谱线。鉴于其不属于任何已知物质,科学家们怀疑它和暗物质——这一科学界今天最大的谜团密切相关。

团队将论文在线公开后不久,理论学家至少拿出了60条不同的理论以证明暗物质可能解释这条线。比较重要的“候选”暗物质包括轴子、惰性中微子和模量暗物质。

宇宙最大质量天体正发出奇异信号!科学家都不敢相信自己的眼睛

时间快进。几年后,由牛津大学约瑟夫·康伦领导的团队综合了钱德拉望远镜、XMM-牛顿望远镜以及日本领导的瞳X射线望远镜,获取了关于暗物质身份的进一步线索。

瞳线望远镜获取的数据,混合了两个源头的信号:一个来自围绕着英仙座大星系的炙热气体,另一个来自大星系中央食物超大质量黑洞。钱德拉望远镜恰好能将这两个信号分开,于是科学家们分离出了来自两个源头的X射线信号。

在最新报告中,康伦团队观测发现,暗物质粒子或拥有两种能量态的原子,而3.5keV正是两种能量态的“分界线”。在接近黑洞观测时可能发现3.5keV的X射线的吸收;而对远离黑洞的炙热气体进行观测时,又会发现同等能量水平的X射线辐射。

这表明,暗物质粒子会同时吸收和辐射射线。如结论正确,人们可能找到了一条确定暗物质特性的新途径。

双份的秘密会同时揭开?

在新报告中,康伦团队还发现3.5keV射线处于一种“亏损”状态,正是因为英仙座星系团中的某些物质可以吸收这一神秘射线。

现在,他们认为这个怪异信号将帮助人们在了解暗物质之路上跃进一大步。

宇宙最大质量天体正发出奇异信号!科学家都不敢相信自己的眼睛

报告作者之一、牛津大学尼古拉斯·詹宁斯表示:“这不是在绘制一幅简单的画面,而是有可能找到一种解释,既告诉我们来自英仙座星系团的异常信号是什么,又能告诉我们暗物质的身份是什么。”

事情会这么顺利吗?

天文学家正在将故事的下一章书写下去。他们已开始对英仙座星系团以及其他类似者进行进一步观测。他们需要拿到更多的确认数据以及排除更多的可能性,譬如,排除仪器效应造成的意外影响、排除统计学角度的不可能性等等。

为了达到这一目的,钱德拉望远镜、XMM-牛顿望远镜以及未来即将升空的X射线任务,都将以此为重,继续注视着遥远的星系团与其中夹杂的暗物质谜题。

图片除注明外均来自网络 科技日报记者 张梦然

 

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来源: 科技日报 责任编辑:TF002C
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科学家都不敢相信自己的眼睛 宇宙最大质量天体正发出奇异信号!

距地球大约2.5亿光年,乃是英仙座星系团,宇宙内已知的质量最大天体之一。

天文学家把它描述成一个包裹着大量原子的气云,每个原子可以看作一个完整的星系。超热等离子体在此聚集,让这个星系拥有颇多秘密——但它还从未如此挑战人类的认知——此前在对这一星系团详细观测时,天文学家们发现了无法用迄今已知物理学解释的奇异信号。

这到底是什么?

科学家不敢相信自己眼睛

这是一个用了很长时间才确认的发现,因为科学家起初自己也不敢相信。

宇宙最大质量天体正发出奇异信号!科学家都不敢相信自己的眼睛

2014年,哈佛大学天体物理学中心科学家伊斯拉·布尔鲍尔所在的团队利用钱德拉X射线望远镜在英仙座星系团发现一个怪异信号。其不来自于英仙座星系团X射线光谱中的任何已知物质类型,也无法用现今的物理学去解释。

这是一条3.56keV(千电子伏)光谱线,不与任何已知原子跃迁相对应。

据布尔鲍尔描述,这个星系团充斥着离子,因此在X射线光谱中可以形成很多“线”,现在,原本不该有“线”的地方出现了一条“新线”,且不属于任何已知的类型。

团队用了很长时间才确信这条“线”不是望远镜误差导致的“伪像”。他们一再的核实,重新分析数据,将数据归为不同的子群后,再与两个不同天文台上其他四个探测器的数据进行比照。

但这条“线”依然没有消失,它真实存在。

神秘信号与暗物质的纠缠

在随后的验证中,团队在其他73个星系团的X射线中发现了相同的光谱特征。而欧洲的XMM-牛顿X射线望远镜也证实了“线”的存在。荷兰莱登大学研究小组发现了相同的光谱线。鉴于其不属于任何已知物质,科学家们怀疑它和暗物质——这一科学界今天最大的谜团密切相关。

团队将论文在线公开后不久,理论学家至少拿出了60条不同的理论以证明暗物质可能解释这条线。比较重要的“候选”暗物质包括轴子、惰性中微子和模量暗物质。

宇宙最大质量天体正发出奇异信号!科学家都不敢相信自己的眼睛

时间快进。几年后,由牛津大学约瑟夫·康伦领导的团队综合了钱德拉望远镜、XMM-牛顿望远镜以及日本领导的瞳X射线望远镜,获取了关于暗物质身份的进一步线索。

瞳线望远镜获取的数据,混合了两个源头的信号:一个来自围绕着英仙座大星系的炙热气体,另一个来自大星系中央食物超大质量黑洞。钱德拉望远镜恰好能将这两个信号分开,于是科学家们分离出了来自两个源头的X射线信号。

在最新报告中,康伦团队观测发现,暗物质粒子或拥有两种能量态的原子,而3.5keV正是两种能量态的“分界线”。在接近黑洞观测时可能发现3.5keV的X射线的吸收;而对远离黑洞的炙热气体进行观测时,又会发现同等能量水平的X射线辐射。

这表明,暗物质粒子会同时吸收和辐射射线。如结论正确,人们可能找到了一条确定暗物质特性的新途径。

双份的秘密会同时揭开?

在新报告中,康伦团队还发现3.5keV射线处于一种“亏损”状态,正是因为英仙座星系团中的某些物质可以吸收这一神秘射线。

现在,他们认为这个怪异信号将帮助人们在了解暗物质之路上跃进一大步。

宇宙最大质量天体正发出奇异信号!科学家都不敢相信自己的眼睛

报告作者之一、牛津大学尼古拉斯·詹宁斯表示:“这不是在绘制一幅简单的画面,而是有可能找到一种解释,既告诉我们来自英仙座星系团的异常信号是什么,又能告诉我们暗物质的身份是什么。”

事情会这么顺利吗?

天文学家正在将故事的下一章书写下去。他们已开始对英仙座星系团以及其他类似者进行进一步观测。他们需要拿到更多的确认数据以及排除更多的可能性,譬如,排除仪器效应造成的意外影响、排除统计学角度的不可能性等等。

为了达到这一目的,钱德拉望远镜、XMM-牛顿望远镜以及未来即将升空的X射线任务,都将以此为重,继续注视着遥远的星系团与其中夹杂的暗物质谜题。

图片除注明外均来自网络 科技日报记者 张梦然

 

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