暗物质是由什么构成的？这是现代天文学中最令人困惑的问题之一。我们知道暗物质就在那里，因为我们可以看到它对从星系到整个宇宙进化的所有事物的明显引力影响，但我们不知道它是什么或者说它是用什么做的。科学家对它的猜测是，它是一种奇怪的新粒子，不喜欢经常与正常物质交谈，否则我们现在应该已经看到它了。一种可能性是，这是一种奇特的假想粒子，被称为轴子，一组天文学家正试图用黑洞来观察这种奇怪的新宇宙生物。轴子？什么梗？
我们知道暗物质的总质量是普通物质的6倍，在宇宙能量密度中占了几乎25%，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成，但是暗物质的本质仍然还是个谜，于是就衍生出了一些假想的暗物质构成粒子，其中就包括轴子。如果我们想让宇宙充满暗物质，那么暗物质必须具有某些特性。它不能经常和正常物质互动，甚至不能经常和自己互动。此外，还需要有很多，它需要非常稳定和长寿。事实证明，某些轴子性质的可能范围允许这种假设的粒子成为暗物质的候选粒子。
说实话，我们不知道轴子是否存在。它们的发明是为了解释高能物理学中的一个难题。在自然界中有一种对称性，如果你进行一些随机的相互作用，涉及到很多亚原子粒子，把每个人的电荷都换成相反的符号，然后在镜子中进行这个过程，你会得到完全一样的结果。这被称为电荷和宇称对称，简称cp对称。这种对称性在自然界中无处不在，除了当它不存在的时候，比如在弱核力的情况下，弱核力可以在任何时候破坏这种对称性。
问题是，无论如何，强大的核力也应该违反这一点，但科学家在任何实验中都没有看到强核力破坏对称的任何迹象。所以当它应该被打破的时候，一定有什么东西在恢复这种对称性。
于是诞生了一种答案，或者至少有一个潜在的答案，是一种叫做轴子的新粒子。轴子恢复了某种平衡，因此cp对称得以保留，每个人都可以继续他们的日常行为。当然，到目前为止的实验还没有直接揭示轴子的存在，轴子可能有一系列的质量和性质。
假设轴子是构成暗物质的材料，那么它久可以解释所有通常的暗物质观测。它可以解释星系内部的旋转曲线。它可以解释星系团内星系的运动。它可以在早期宇宙中大量制造，以适应宇宙微波背景的观测。等等。
更重要的是，星系核心的轴子可以紧密地捆绑在一起，形成一个巨大的球体，乍一看，它很像一个超大质量的黑洞。虽然视界望远镜最近的观测给我们提供了另一个星系中一个巨大黑洞的真实图像，但这并不意味着一定要排除这些轴子核仍然潜伏在宇宙中星系深处的可能性。正是有了这些可能的轴核，我们才有可能了解它们的性质。
黑洞是关键
除了视界望远镜，我们无法对超大质量黑洞进行直接观测。我们只能看到在它们周围旋转和沸腾的物质。从这种物质的性质我们可以估计出黑洞的大小和质量。通过这些技术，在过去的几十年里，我们发现了一个非常奇怪的关系：更大的星系在它们的中心拥有更大的黑洞。这种关系实际上是相对紧密的，它告诉我们黑洞以某种方式与它们的宿主星系共同进化。
但就像科学家说的，我们不能直接观测黑洞。所以它们可能根本不是黑洞。它们可能是隐藏在星系中心的轴子核。如果是这样的话，那么并不是黑洞与它们的宿主星系共同进化，而是轴子核与它们的宿主星系共同进化。星系越大，它能容纳的轴子暗物质就越多，星系中心的轴子核也就越大。
这意味着我们可以利用中心暗天体(无论是黑洞还是轴子核)与星系本身之间的关系来约束轴子的性质。这是可行的，因为如果你开始处理轴子粒子的质量，这就会影响你聚集成一个核心的简易程度，这将改变与主星系的关系。
而近日一组天文学家利用黑洞和星系之间的关系精确地做到了这一点，并且能够对轴子粒子的质量设置一些上限，这将有助于指导未来的实验和直接探索。
轴子是宇宙中暗物质的来源吗？希望有一天我们能对这种情况有所了解。
联系客服
