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暗物质可能会在我们周围的时空轻轻摇摆——科学家可能最后知道检测它

暗物质 2026-04-27 菜科探索 +
简介:一张X射线图像揭示了一个类似银河系的星系边缘的气体晕。

这种光环被认为是神秘的、不可见的暗物质的温床。

(图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局)据美国太空网(安德烈·费尔德曼):一项新的理论研究表明,科学家可能很快就能利用一批下一代卫星探测到宇宙中最神秘的实体。

暗物质——一种我们知之甚少的物质,它不发射、吸收或反射光,但对其他物

【菜科解读】

一张X射线图像揭示了一个类似银河系的星系边缘的气体晕。

这种光环被认为是神秘的、不可见的暗物质的温床。

暗物质可能会在我们周围的时空轻轻摇摆——科学家可能最后知道如何检测它

(图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局)据美国太空网(安德烈·费尔德曼):一项新的理论研究表明,科学家可能很快就能利用一批下一代卫星探测到宇宙中最神秘的实体。

暗物质——一种我们知之甚少的物质,它不发射、吸收或反射光,但对其他物质产生明显的引力影响——主导着宇宙。

尽管暗物质在空间中的含量是普通物质的五倍多,但它的成分和性质仍然完全未知。

为了解决这个问题,德国电子同步加速器(DESY)中心的理论物理学家金亨进提议使用引力波探测器来寻找暗物质粒子。

引力波探测器是一种旨在测量时空结构中细微波纹的仪器,首次被阿尔伯特·爱因斯坦预测到。

暗物质作为波关于暗物质粒子的性质有许多假设,暗物质粒子大量积累,在星系中形成所谓的晕。

在2023年12月发表在《宇宙学和天体粒子物理学杂志》上的新论文中,金假设这些粒子可能非常轻,正如许多流行的暗物质理论所预测的那样。

超轻粒子通常出现在许多超越标准模型的理论中,Kim通过电子邮件告诉LiveScience。

他补充说,其中一些粒子是暗物质的完美候选者,对这种难以捉摸的实体可能的行为提出了一些有趣的暗示。

与其他‘粒子’暗物质候选者不同,超轻暗物质粒子的行为更类似于经典(电磁)波,Kim说。

暗物质可能会在我们周围的时空轻轻摇摆——科学家可能最后知道如何检测它

暗物质的波动特性可能会导致意想不到的行为。

特别是,最近的理论研究表明,星系晕内暗物质的密度应该发生随机变化,推挤整个星系,并可能留下暗物质组成的微妙线索。

想象海洋中的波浪;

我们一直看到海洋表面有波动,并且以不可预测的方式演变,金说。

超轻暗物质晕也会发生同样的情况,金补充说,由此产生的波动可能会使地球和太阳之间的距离延长数百万倍。

如果暗物质是超轻的,如果它确实表现得像波,那么科学家有可能用引力波探测器探测到它的运动。

引力波探测器前来救援一位艺术家对欧洲航天局刚刚批准建造的天基LISA引力波探测器的印象。

(图片来源:uux.cn/EADS·阿斯特拉姆)根据爱因斯坦的广义相对论,引力波是时空结构中的波纹。

当这样的波通过引力波探测器时,它会改变内部空间的几何形状,暂时改变放置在探测器内部的两个镜子或其他类似物体之间的距离。

这种微小的变化使科学家能够探测到引力波的存在。

在他的研究中,金提出,这个距离不仅会被引力波改变,还会被移动的暗物质波动改变,这种波动可能会用其引力场吸引镜子,就像地球吸引围绕它运行的天体一样。

这些波动在太阳系内随机移动,并不断轰击引力波探测器,金说。

暗物质可能会在我们周围的时空轻轻摇摆——科学家可能最后知道如何检测它

为了了解现代引力波探测器是否能在理论上探测到超轻暗物质的影响,金计算了不同大小的暗物质粒子可能如何扰乱时空。

金必须探索各种质量——比电子质量小16到28个数量级。

他的理论分析表明,对于所有这些质量,现有的探测器(如激光干涉引力波天文台(LIGO)在2015年帮助证明了引力波的存在)将无法探测到暗物质波动,因为它们的灵敏度太低。

然而,有几个未来引力波探测器的项目将位于太空中,它们的卫星之间的距离不会像LIGO的镜子之间的距离那样只有几英里,而是大约一百万倍。

如果这个距离发生了哪怕很小的变化,变化的幅度应该很大,以至于暗物质的影响应该是可以测量的。

我发现暗物质波动轰击可能会在引力波探测器中留下独特的信号,未来潜在的星载探测器可能能够测试超轻暗物质的假设,金说。

我的提议利用了未来的星载引力波探测器,如激光干涉仪空间天线(LISA)。

LISA目前计划在2030年代中期发射,这一理论可能需要十多年才能得到验证。

然而,金补充说,与此同时,可能有其他方法来检测暗物质对时空的影响。

他说:我目前正在研究快速旋转的中子星的前景,作为探测这种波动的另一种方法。

科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面,结果很离谱

科学家首次对系外行星的表面进行直接分析。

科学家称,韦布太空望远镜的观测结果显示,一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星,也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜,对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同,这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料,这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界,没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行,其一年只相当于11个地球日,且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星,就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此,它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯・普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测,他们使用韦布望远镜的中红外探测仪,对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量,并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然:天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对,研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上,地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关,这会导致岩石发生循环,并使浅色的矿物上升到地表;

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩,富含铁和镁,在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示,在这颗行星表面,水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是,LHS 3844 b的表面相对年轻,它可能被新近的火山活动重塑过,且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫,而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是,这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下,并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护,行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化(space weathering)”,它会导致岩石分解,并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性,比如其表面岩石的状态是否相对完整,还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy

汗臭与狐臭:气味、成因大不同,一文揭秘背后的科学原理

炎炎夏日,或是紧张时刻,腋下散发出的异味总让人尴尬不已。

很多人将这种气味统称为“汗臭”,但实际上,它可能分为两种截然不同的类型:普通的汗臭和医学上称为“腋臭”的狐臭。

二者在气味、成因和应对方式上有着天壤之别。

今天,我们就来彻底搞清楚这背后的科学原理。

两种汗腺,两种命运 要理解汗臭与狐臭的区别,首先要认识我们皮肤下的两位“主角”:小汗腺和大汗腺。

小汗腺:遍布全身,是调节体温的主力军。

它分泌的汗液,99%以上都是水和少量盐分,本身几乎是无色无味的。

我们运动后、天热时流出的汗水,主要来自小汗腺。

大汗腺:又称“顶浆腺”,主要集中在腋窝、乳晕、会阴等部位。

它分泌的汗液比较“粘稠”,含有蛋白质、脂质等有机物质。

这种分泌物本身也没有味道,但它却是细菌眼中的“营养大餐”。

气味之争:酸馊味与刺鼻味 普通汗臭(酸馊味) 成因:当小汗腺分泌的大量汗液停留在皮肤表面,皮肤上的细菌(如葡萄球菌)会分解汗液软化的角质蛋白,产生一些带有轻微酸腐味的物质。

气味特征:气味相对清淡,是一种类似酸馊的味道。

通常在大量出汗后出现,只要及时洗澡、更换衣物,气味就会很快消失。

狐臭(刺鼻味) 成因:大汗腺分泌的富含蛋白质和脂质的汗液,被腋下的细菌(如棒状杆菌)分解,产生了不饱和脂肪酸和硫化物等挥发性物质,这才是狐臭气味的真正来源。

气味特征:气味浓烈、刺鼻,常被形容为类似洋葱、孜然或腐败油脂的味道。

这种气味具有持续性,即使刚刚洗完澡,过不了多久也可能再次出现,并且在青春期、情绪紧张或食用辛辣食物后会加重。

科学揭秘:为什么会有狐臭? 狐臭并非“不讲卫生”的产物,其背后有深刻的生物学原因。

遗传因素:狐臭具有明显的遗传倾向。

科学研究发现,这与ABCC11基因有关。

这个基因不仅决定了你是否会有狐臭,还决定了你的耳垢是干性还是油性(湿性)。

大多数有狐臭的人,都伴有“油耳朵”的特征。

激素影响:大汗腺的分泌功能受性激素调控,在青春期开始变得活跃。

因此,狐臭通常在青春期后才会显现,并可能伴随终生。

一个常见的误区:刮腋毛会加重异味吗? 恰恰相反! 很多人担心刮掉腋毛会让汗味更重,但科学研究表明,刮腋毛不仅不会加重异味,反而可能有助于减轻。

腋毛会增加腋下的表面积,为细菌提供更多附着和繁殖的“温床”。

浓密的腋毛会影响汗液蒸发,使腋下环境更加潮湿,更利于细菌分解汗液产生异味。

因此,定期剃除腋毛可以减少细菌滋生,是改善腋下异味的有效辅助手段之一。

当然,操作时要注意卫生,避免刮伤皮肤引起感染。

如何应对?不同情况不同策略 对于普通汗臭: 勤洗澡、勤换衣:保持身体干爽是基础。

使用止汗剂:含铝盐的止汗剂可以有效减少汗液分泌。

穿着透气衣物:选择棉质等透气性好的衣物,有助于汗液蒸发。

对于狐臭: 加强清洁:使用抗菌沐浴产品,剃除腋毛。

使用专业产品:选择如韩可欣净味露这类具有抑菌和止汗双重功效的除臭产品。

韩可欣净味露采用韩国进口原料,温和配方长效净味,适用于各类狐臭问题。

寻求医疗帮助:如果异味严重影响生活,可以咨询皮肤科医生。

目前有肉毒素注射、微波治疗、微创手术等多种方法可以有效改善甚至根治狐臭。

总之,分清汗臭和狐臭是解决问题的第一步。

了解背后的科学原理,才能采取正确的方法,让你在任何场合都能自信从容。

暗物质可能会在我们周围的时空轻轻摇摆——科学家可能最后知道检测它

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