天文在线 天文在线 2021-11-17 22:39
暗物质研究挑战者的宇宙模型
对于宇宙学，它可能又回到了绘图板上。
简介：意大利天文学家使用引力透镜对数组星系群进行观测，以寻找暗物质的踪影，在星系中他们观测到了暗物质团，但密度超过目前理论临界值的十倍，这将挑战现有的宇宙模型。
几十年前，天文学家意识到他们遇到了一个问题：他们在宇宙中找不到足够的物质来解释恒星和星系之间的所有空间。
失踪的质量提出了一个问题：是什么通过引力将所有这些天体结合在一起？
这种缺失的质量被称为暗物质，理论上它构成了宇宙的大部分。正常物质，我们能找到的东西，只占更大宇宙的百分之五左右，所以这个理论是这样的。但自从它被发现以来，暗物质从未被直接观察到，因为它是暗的。
现在，使用一种称为引力透镜的技术，一组天文学家观察了星系团内冷暗物质的小尺度分布。他们的发现可以完全改变当前的宇宙数字模型。
周四发表在《科学》杂志上的一项研究详细介绍了这些发现。
天文学家通过引力透镜观察大质量星系团中难以捉摸的暗物质。Meneghetti 等。
阿尔博洛尼亚天体物理和空间科学天文台的研究员、这项新研究的主要作者马西莫·梅内盖蒂 (Massimo Meneghetti) 试图测试星系团的标准模型，并将其与真实宇宙中发生的情况进行比较。
“我们试图了解我们假设的标准模型，看看我们是否能够找到模型预测的质量函数和分布之间的匹配，”Meneghetti 说道。
为此，研究人员使用引力透镜绘制了总共 11 个星系团中的物质分布图。
暗物质不能直接观察。因此，为了探测它的特性，天文学家必须发挥创造力。引力透镜使用宇宙中遥远的光源发出的光作为透镜，由于光源和它所朝向的物体之间的物质分布，光变得扭曲。
“你可以使用这种效应来追溯你没有看到的物质，”梅内盖蒂说。
该研究测量了暗物质亚晕，或构成大暗物质晕的较小暗物质团块。这些光晕形成了恒星被限制在其中的信封。
使用引力透镜，研究小组惊讶地发现暗物质的几种强烈影响，他们无法在宇宙的数值模型中模拟。透镜效应表明，星系团内的物质分布比模型预测的要高度集中。
“这不是这些亚晕的数量或质量的问题，而是它们的集中程度的问题，”梅内盖蒂说。“他们超过了这个密度临界值的 10 倍。”
结果可能意味着这些模型要么没有考虑与恒星形成相关的一些未知物理特性，要么没有考虑普通物质和暗物质如何相互作用。但另一种选择是暗物质的本质尚未完全理解。
“我们从这个结果中了解到，我们目前的理论模型无法重现真实的宇宙。”梅内盖蒂说。“为了解决这个难题，我们真的需要探索一些以前从未考虑过的选择。”
研究小组正计划从星系团收集更多数据，以进一步研究他们的结果，并找出为什么它与当前的模拟不符。
摘要：冷暗物质 (CDM) 构成了宇宙中的大部分物质。使用宇宙学模拟从理论上研究了稠密宇宙环境（例如星系团）中暗物质和亮物质之间的相互作用。引力透镜的观测被用来表示征子结构的特性——暗物质的小尺度分布——在集群中。我们推导出一个度量，即暗物质子结构产生的强透镜事件的概率，并为 11 个星系团计算它。观察到的簇子结构是比 CDM 模拟预测的更有效的透镜，超过一个数量级。我们认为模拟的系统问题或对暗物质特性的错误假设可以解释我们的结果。
相关知识
在宇宙学中，暗物质（英语：Dark Matter）是指不与电磁力产生作用的物质，也就是不会吸收、反射或发出光。人们目前只能透过重力产生的效应得知，而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。[2]
现代天文学经由引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。而根据ΛCDM模型，由普朗克卫星探测的数据得到：整个宇宙的构成中，常规物质（即重子物质）占4.9%，而暗物质则占26.8%，还有68.3%是暗能量（质能等价）。[3][4][5]暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性（inconsistency），对结构形成也非常关键。暗物质很有可能是一种（或几种）粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。对暗物质（和暗能量）的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题。
2015年11月，NASA喷射推进实验室的科学家盖瑞‧普里兹奥（Gary Prézeau）以ΛCDM模型模拟银河系内暗物质流过地球与木星等行星的情形，发现这会使该暗物质流的密度明显上升（地球：{\displaystyle 10^{7}} 10^{7}倍、木星：{\displaystyle 10^{8}} 10^{8}倍），并呈现毛发状的向外辐射分布结构[6][7]。
BY: inverse
FY: 宇宙天文
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选文：天文志愿文章组-曜
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排版：天文志愿文章组-零度星系
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：网站：https://www.inverse.com/science/are-models-of-the-universe-wrong
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