在快速旋转黑洞附近的神秘云团中获得有关暗物质的新线索
【菜科解读】
在快速旋转黑洞附近的神秘云团中获得有关暗物质的新线索
据cnBeta：引力波是空间和时间结构中的宇宙涟漪，它来自空间中的灾难性事件，如黑洞和中子星的碰撞--大质量超巨星的核心坍缩。
地球上极其敏感的引力波探测器，如先进的LIGO和Virgo探测器，已经成功观测到几十个引力波信号，它们也被用来搜索暗物质：一种假设的物质形式，被认为占宇宙中所有物质的大约85%。
暗物质可能由不吸收、不反射或不发射光的粒子组成，因此它们不能通过观察电磁辐射来检测。
暗物质是不能直接看到的物质，但我们知道暗物质的存在，因为它对我们可以直接观察到的天体有影响。
超轻玻色子粒子是一种新型的亚原子粒子，科学家将其作为令人信服的暗物质“候选者”提出。
然而，这些超轻粒子很难被探测到，因为它们的质量极小，而且很少与其他物质相互作用--这正是暗物质似乎具有的关键特性之一。
引力波的探测提供了一种利用重力探测这些极轻玻色子粒子的新方法。
科学家们推测，如果在快速旋转的黑洞附近有某些超轻玻色子粒子，极端的重力场会导致这些粒子被困在黑洞周围，在黑洞周围形成一个云。
这种现象可以在很长的寿命内产生引力波。
通过搜索这些引力波信号，科学家们最终可以发现这些难以捉摸的玻色子粒子，如果它们确实存在的话，并可能破解暗物质的密码或排除某些类型的拟议粒子的存在。
在最近LIGO-Virgo-KAGRA合作的一项国际研究中，菜叶说说，来自澳大利亚国立大学的OzGrav副研究员孙丽丽博士是主要研究人员之一，一个科学家团队为这些来自快速旋转的黑洞周围玻色子云的预测引力波信号进行了首次全天空搜索。
“引力波科学为研究基础物理学打开了一个全新的窗口。
它不仅提供了关于宇宙中神秘的紧凑天体的直接信息，如黑洞和中子星，而且还允许我们寻找新的粒子和暗物质，” 孙博士说。
虽然没有检测到信号，但研究小组能够得出关于我们银河系中可能存在这些云的宝贵结论。
在分析中，他们还考虑到引力波信号的强度取决于玻色子云的年龄：玻色子云在通过发出引力波而失去能量的过程中会缩小，所以引力波信号的强度会随着玻色子云的老化而降低。
孙博士说：“我们了解到，一种特定类型的小于1000年的玻色子云不可能存在于我们银河系的任何地方，而这种年龄高达1000万年的玻色子云不可能存在于距离地球约3260光年的范围内。
”
暗物质的作用是什么，解决大爆炸理论中的不自洽性
宇宙是由什么组成的?你可能会想到星球、尘埃以及广阔无垠的空间。
但是这些只是人类对于宇宙组成所理解的一小部分，我们可以从三个部分来概括宇宙的组成部分：正常物质，暗物质，还有暗能量。
正常物质只占宇宙所有能量的4%，暗物质占26%，而余下的70%左右的宇宙能量则都是暗能量。
虽然暗物质在整体宇宙能量中所占的比重很大，但现在却还不知道它由什么组成，未知大于已知。
正常的物质，包括了中子、质子、电子、中微子以及其他粒子。
而暗物质，只知道它是一种新的、不发光、不在人们现在所理解范畴内的物质。
比起宇宙全景图还要更为神奇，暗物质的作用又是什么呢?二、暗物质的作用暗物质的作用是什么呢?暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性，对结构形成也非常地关键。
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主要课题。
简单来说，暗物质就是科学家设想的用来填坑的，填的是许多无法解释的天文现象。
1933年瑞士物理学家弗里茨-兹威基 Fritz Zwichy区别用两种方法来计算后发座宇宙岛团 距离太阳系大约3.2亿光年的质量，一是“根据各宇宙岛运动速度来计算其质量”，二是“根据各宇宙岛内的太阳亮度来计算其质量”。
但前者所得质量是后者的400倍。
为解释这一矛盾，他提出宇宙岛中存在“无法看到的质量”。
而这个质量就是暗物质的质量。
我们能从世界上看到暗能量吗？
令人沮丧的是，大多数解释暗能量的尝试都未能通过极其严格的粒子物理学测试。
但是新的研究表明了一种假设形式的暗能量是如何在太阳内部形成的，并且可以在地球上被探测到。
事实上，可能已经看到了。
1997年，天文学家惊讶地发现宇宙的膨胀正在加速。
他们给这种加速膨胀起了一个很酷的名字——暗能量——因为他们不明白是什么导致了这种奇怪的宇宙学效应。
对暗能量最简单的解释是它是一个“宇宙常数”，这是爱因斯坦广义相对论中的一个额外数字。
换句话说，在这种观点中，宇宙的膨胀加速是因为……宇宙的膨胀加速——这并不是一个令人满意的解释。
物理学家试图将这个宇宙常数与在整个时空中发现的量子真空能量联系起来，但他们的计算估计加速膨胀的强度太大了大约 120 个数量级。
所以也许暗能量并没有直接嵌入时空本身。
也许宇宙中有一些新的力、场或粒子在起作用——这是粒子物理学标准模型以前不知道的。
这个实体可以解释加速扩张，但理论模型在这里也遇到了问题。
问题是，一旦你将新的力、场或粒子引入宇宙成分的混合物中，该力、场或粒子将开始与物理学已知的所有其他力、场和粒子相互作用。
而且因为我们在任何高能（更不用说低能）物理实验中都没有任何新物理学的迹象，所以这似乎不是一个可行的选择。
也许有一些实体在大宇宙尺度上产生加速膨胀，并且该实体内的某些东西阻止它与太阳系小尺度上的已知物理相互作用。
这有点牵强，但由于我们不知道是什么产生了暗能量，因此值得研究。
但是我们如何在我们的实验中找到一些被设计为从我们的实验中隐藏的东西？ 一些理论家提出暗能量可能是由某种新型粒子引起的。
这个假设粒子不能与标准模型中的其他粒子（如电子和顶夸克）相互作用，因为它会在太阳中心大量产生，那里的密度和温度足够高暗能量与标准模型之间的相互作用。
太阳内部暗能量粒子的产生会扰乱其热平衡，改变其光输出、温度和寿命。
根据这些理论，由于太阳的行为与我们对标准模型的预期完全一致，因此它不可能在其核心产生暗能量粒子。
但是最近发表在预印数据库 arXiv.org 上的一篇论文提出了另一种可能性：也许暗能量不直接连接到任何标准模型粒子，而是连接到光子。
在太阳深处，有一个区域被称为轮旋层，在那里太阳的磁场非常强。
磁场是由光子携带的，所以在速度层中产生了大量的光子。
如果暗能量以某种方式连接到光子，那么这也可能是产生暗能量粒子的地方。
结果是，太阳可能真的有办法吐出暗能量粒子。
这些暗能量粒子会穿过太阳的剩余部分，穿过空旷的空间，现在就从你身边流过。
宇宙中还有另一个实体可能正在悄悄地流过你：暗物质。
暗物质是一种无形的物质形式，占宇宙质量的 80％ 以上。
就像这种假设的暗能量形式一样，暗物质很可能由粒子物理学标准模型目前未知的粒子组成，并在宇宙中流动。
而且，它也是完全神秘的。
分散在地球上的几项实验正在寻找难以捉摸的暗物质粒子，因为科学家们希望瞥见一种极其罕见的相互作用。
最近，其中一个实验XENON1T见证了一个它无法完全解释的信号——这种检测的第一个轻微暗示。
根据最新研究，有可能实验检测到的可能不是暗物质，而是暗能量。
不是很强的探测，远非暗能量本质的确认。
但是提示就是提示。
暗能量的最初发现已经过去了二十多年，理论和实验都没有取得太大进展。
科学家们希望，未来的暗物质探测实验，如XENONnT和PandaX-4T，将提供更多的数据，并最终让我们对黑暗的宇宙有了初步的了解。
