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新计算机模型:暗物质并非由重粒子组成

时间:2018-06-29 08:07来源:中国国家天文
据科学日报报道,西班牙巴斯克大学理论物理系的伊克尔巴斯克研究人员汤姆·布罗德赫斯(Tom Broadhurst)与台湾国立大学的桑德尔·莫尔纳(Sandor Molnar)

据科学日报报道,西班牙巴斯克大学理论物理系的伊克尔巴斯克研究人员汤姆·布罗德赫斯(Tom Broadhurst)与台湾国立大学的桑德尔·莫尔纳(Sandor Molnar)进行了一项计算机仿真,揭示了两个星系团之间的碰撞。2013年莫尔纳是巴斯克大学的访问学者。星系团是宇宙存在的最大天体,它是几十万个因引力作用而聚集在一起的星系集群。

图片对比了炙热气体的X射线放射(左图)和炙热气体的模型(右图)。

一般来说,星系团彼此合并体积会不断增大。尽管宇宙在不断的扩张,引力作用导致星系团缓慢的靠近聚集。这个名为El Gordo星系团(昵称为胖子) 的系统,作为目前已知最大的星系团,是两个巨大星系团碰撞的结果。结果发现碰撞过程会压缩每个星系团内部的空气,导致温度急剧上升,因此会显示在光谱里的X射线区域。在X射线光谱里,这些气体云的形状类似彗星,在两个星系团密集核心之间拉伸着两条长长的尾巴。这种独特特征使得研究人员可以确定碰撞的相对速率,大约为2200千米每秒,这一极端速度大约是目前暗物质理论允许的速度极限。

这个星系团正处在合并过程中的罕见、极端例子挑战了有关暗物质是由较重的粒子组成的广泛被接受的观点,因为目前尚未检测到这样的粒子,尽管位于瑞士日瑞瓦的大型强子对撞机(LHC)和位于美国的地下暗物质探测器大型地下氙实验(Large Underground Xenon experiment,简称LUX)正在不遗余力的寻找它们存在的证据。用布罗德赫斯的话来说,“更重要的是寻找一个新模型来更好的理解神秘的暗物质。”暗物质组成了宇宙的绝大多数质量。布罗德赫斯是去年发表在期刊《自然-物理学》里一篇有关波-暗物质模型的文章作者之一。

最新的一项研究通过研发包含暗物质的内部计算机模型来解释观察到的气体以及El Gordo里的暗物质。考虑到气体云极其高的温度(1亿开尔文),在可见光谱的X射线区域也可以观察到这些气体。由于这些炙热气体类似彗星的形状,加上这两个以2200千米每秒的速度以倾斜角度彼此经过的暗物质核心的位置和质量,布罗德赫斯博士和莫尔纳博士成功的获得了星系团碰撞的独特的计算机解决方案。这意味着整体的能量释放比任何已知的现象都要大,当然除了宇宙大爆炸。

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