「絨毛暗物質」理論改變宇宙演化模型

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【新唐人北京時間2019年10月14日訊】科學家首次以「絨毛暗物質」(fuzzy dark matter)理論設計了一個宇宙發展模型,等待與即將投入使用的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)的觀測結果做比較。

研究者稱,如果觀測到早期宇宙中大量帶尾狀結構、或者絲狀的星系,那意味著絨毛暗物質理論可能是更好的研究方向。

目前天體物理學關於暗物質成分的主流理論認為暗物質是由冷、重的物質構成。但是長期搜索都找不到任何這樣的粒子,現在天體物理學家在積極研究暗物質其它可能的粒子成分。

絨毛暗物質理論認為暗物質由非常小、非常輕的粒子組成,具有量子特性,以波動形式在宇宙中運動。研究者用這種理論模擬星系誕生初期的形狀,與現有冷重暗物質粒子的模型所模擬的新生星系形狀進行對比。

這份研究的模擬結果顯示,如果暗物質由冷物質構成,早期宇宙中星系應該是接近球狀周圍帶光暈的形態;如果暗物質是輕的、具有量子波動特性的似絨毛狀物質構成,早期宇宙中的星系應該是「絲線」狀,或者兩端帶有尾狀體,當然,具體大小、形狀和分區的結構,每個星系仍各不相同。

但是現在無法得到驗證。這是因為星系誕生後在成長演變過程中形狀會發生改變,現在望遠鏡觀測到早期星系形狀的資料不多。研究者表示,等下一代更強大的望遠鏡,比如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡投入使用後,能看到宇宙更早期的情況,將更好地對此理論模型進行檢驗。

研究者之一美國普林斯頓大學的莫茨(Philip Mocz)說:「暗物質就像星系誕生的搖籃,搖籃的形狀影響著星系的形狀。不同的暗物質理論模型推理出早期宇宙中不同的搖籃形狀。早期宇宙中蘊藏著暗物質的新線索。」

這份研究稱,目前冷暗物質理論模型在可觀測到的宇宙範圍內一些大型結構天體較為適用,但是實際觀測到的結構和依據模型推測出來的結構仍有差距。而對於一些非常小的星系,實際觀測和理論推測的差距就更大。再加上多年來,粒子加速器完全找不到冷暗物質理論下各種粒子的蹤影,這些因素讓冷暗物質理論近年來越發難以發展。

這份研究由英國薩塞克斯大學(University of Sussex)、劍橋大學、美國普林斯頓大學、哈佛大學和麻省理工學院等機構的研究者合作完成,本月發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。

──轉自《大紀元》

(責任編輯:葉萍)

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