暗物质:背锅侠还是救火队长 身份仍是个谜

新浪科技
2018-05-17

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新浪科技2018-05-17

暗物质从最初被提出至今已经80多年,但其身份仍是个谜。科学家对它的很多猜测,都尚未得到证实。比如,科学家曾假想,暗光子是普通光粒子的“双胞胎粒子”,是解释暗物质存在的一种方式。但科学家近日表示,通过对精细结构常数的精确测量,排除了暗光子存在的可能。

除此之外,最近还有两项新进展为暗物质更加增添了几分神秘。近日,天文学家称,首次探测到一个没有暗物质的星系。而在不久前,美国科学家在《自然》杂志发表论文称,他们发现了宇宙的第一缕曙光——第一代恒星形成时中性氢吸收微波背景辐射21cm成分的吸收坑。而为了解释这个吸收坑,科学家认为暗物质和氢原子之间除了引力外还有其它相互作用。

这些新进展挑战了对暗物质的原有认知,使其身份更加迷雾重重。科学家认为,肉眼可见的宇宙只是真实宇宙的很小一部分而已,在宇宙的组成成分中只有4%是可见物质,剩下看不见的是24%的暗物质和72%的暗能量。此前科学家认为每个星系都含有暗物质,并且暗物质是星系起源的原因。但最新发现没有暗物质的星系,无疑挑战了这一认知。

另一个新闻也是如此。由于实际观测到的吸收坑比之前理论模型期望的要深两倍,如果要用暗物质来解释,科学家提出暗物质和氢原子之间除了引力相互作用外还有其它相互作用,而且要求它的质量比目前最受青睐的暗物质粒子候选体要小上百倍!这就让其它靠暗物质吃饭的科学家尴尬了。因为一直以来,科学家认为暗物质除了引力相互作用外没有或者只有微弱的其它相互作用。

其实,暗物质的出身就有点填漏补缺的味道。由于无法解释观测到的星系旋转曲线,科学家提出星系中存在暗物质。虽然看不见摸不着,但它们之间的引力能支撑起星系平坦的旋转曲线。

这个假设有着突破性的意义,天文学家很多挠头的问题都因为它而迎刃而解。但到了后来,暗物质似乎成了“救火队长”,天文学家发现解释不了的东西时,马上就想起它。

星系形成不了的时候就给它加点暗物质;宇宙大尺度结构维持不了的时候、黑洞长得没那么快时、弱引力透镜效应更强时,统统可以加点暗物质;看到极高能的粒子,不知道它怎么来的时候,还是加点暗物质。导致暗物质的性质千奇百怪,甚至可能自相矛盾。这让科学家疑惑,“救火队长”的筐有没有撑破的那一天?

最近,天文学家似乎开始破除暗物质救火队长的神话。比如观测表明,银河系核心存在大量高能伽马射线,称之为“银河核球”。按照一贯逻辑,这种神秘现象自然有人解释为又是暗物质干的!不过,澳大利亚科学家在一篇刚发表的论文中开始说NO了!

其实在理论界,一直有一批不相信暗物质的科学家,知名度很高的是一种叫修正牛顿动力学理论。笔者相信,暗物质到底是无辜的背锅侠还是真正的救火英雄,随着物理学、天文学的发展,随着科学家的努力,一定有真相大白的那一天。

(作者系中国科学院上海天文台研究员)

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