宇宙中宇宙岛间的气体比它应该的温度要高一点?“暗光子”可能是罪魁祸首

作者:小菜 更新时间:2024-11-14 点击数:
简介:一个中心有大量暗物质(紫色覆盖层)的宇宙岛。

(图片来源:美国宇航局 Goddard)(神奇的地球uux.cn)据美国宇宙网(Paul Su

【菜科解读】


一个中心有大量暗物质(紫色覆盖层)的宇宙岛。

(图片来源:美国宇航局 Goddard)


(神奇的地球uux.cn)据美国宇宙网(Paul Sutter):观测表明,我们宇宙中的宇宙岛间气体比它应该的温度要高一点。


最近,一组天体物理学家利用复杂的计算机模拟提出了一个彻底的解决方案:一种被称为“暗光子”的奇特形式的暗物质可能正在加热这个地方。


这些奥秘的粒子将是一种新的第五种自然力的载体,这是正常物质所不经历的,但偶尔这些暗光子会翻转它们的身份,成为常规光子,提供热源。


感觉中立


我们可以通过使用被称为莱曼阿尔法森林的观测宇宙岛间气体来发现这样的暗光子。

当我们观察到来自遥远璀璨物体的光时,比如类星体(由遥远宇宙岛中心的黑洞提供能量的发光物体),来自遥远物体的光在原来平滑的光谱中存在一系列空隙。


这就是为何:光必须穿过数十亿光年的气体才干到达我们。

偶尔,光会穿过相对密集的中性氢束——一种由一个质子和一个中子组成的氢束,并渗透到整个宇宙的气体云中。


大部分光将不受影响地通过,但一种非常特定波长的光将被吸收。

该波长对应于将电子从氢原子内部的第一能级撞击到第二能级所需的能量差。


当天文学家观察来自该物体的光时,除了特定能量跃迁波长处的间隙(称为莱曼-阿尔法线)外,它在其他方面看起来并不起眼。


来自遥远物体的光将穿过多个云和中性氢束。

宇宙的膨胀导致间隙红移到不同的波长,新的间隙出现在不同的波长上,这取决于到特定气体云的距离。

这样做的最后结果是“森林”:光谱中的一系列线条和空隙。


这里很热


这些莱曼-阿尔法间隙也可以用来测量每个气体云的温度。

如果中性氢完全静止,那么间隙将呈现为一条令人难以置信的细线。

但是如果单个分子在运动,那么由于这些分子的动能,间隙会变大。

气体越热,分子的动能越多,间隙越宽。


在11月发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的一篇论文中,一组天体物理学家指出,通过使用这种方法,散布在宇宙岛之间的气体云似乎有点过热。

对这些气体云演化的计算机模拟预测,它们比我们观察到的要冷一点,所以也许有什么东西在加热那些目前在我们的天体物理模拟中没有考虑到的云。


研究作者声称,这种差异的一种可能解释是宇宙中存在“暗光子”。

这是一种非常假设的暗物质,一种神奇的、看不见的物质,约占宇宙总质量的80%,但似乎不与光相互作用。


由于天文学家目前还不了解暗物质的身份,因此该领域对于它可能是什么有巨大的可能性。

在这个模型中,暗物质不是由不可见的粒子(例如电子的幻影版本)构成的,而是由一种新的力载体(即,介导其他粒子之间相互作用的一种粒子。


温暖而模糊的黑暗


我们熟悉的光子是电磁力的载体,它制造了电、磁和光。

暗光子将成为一种新的自然力量的力量载体,这种力量在通常情况下不会以通常的尺度运行(例如,在我们的实验室或太阳系内,否则我们就已经观测到了)。


根据研究作者的说法,暗光子的质量仍然很小,因此它们仍然可以解释暗物质。

此外,由于它们是力载体,它们也可能相互作用,并与其他潜在的暗物质粒子相互作用。

在天体物理学家团队研究的模型中,暗光子还有一个妙招:它们偶尔会变成常规光子。


从物理学的角度来说,暗光子可以与常规光子“混合”,很少交换身份。

当他们这样做时,新创建的光子继续做常规光子总是做的事情:加热物体。

研究人员第一次对宇宙的演化进行了模拟,包括这些鬼鬼祟祟的变形暗光子的影响。

他们发现,暗光子质量和转变为规则光子的概率的特定组合可以解释加热差异。


对于暗光子的存在,这一结果远非一蹴而就。

一系列的可能性也可以解释莱曼阿尔法结果,比如不准确的观测或对宇宙岛之间(正常)天体物理加热的理解。

但这是一条有趣的线索,其结果可以当作继续探索这一奇异想法可行性的跳板。

驾驶火星探险车是怎样的体验:像是在骑马

重达3吨的SEV是NASA研发的新一代太空探险车,主要用于在类地星球上行驶,比如火星。

  对很多人来说,想要体验驾驶一辆超跑的感觉并不是特别难的事情。

但是并不是每个人都有机会去驾驶NASA(美国航空航天局)最新的SEV(太空探险车)。

  重达3吨的SEV是NASA研发的新一代太空探险车,宇宙战舰山本洋子,宇宙进化者系统,宇宙相亲网,宇宙飞船的速度,主要用于在类地星球上行驶,比如火星。

Business Insider的作者Jessica Orwig就体验了一次驾驶SEV的感觉。

整体来说,她觉得驾驶一辆并非用来在地球上行驶的交通工具,有一种脱离地球的体验。

  1,这次驾驶体验的场地在美国德州肯尼迪航天中心的Mars Yard(火星后院) 进行。

  2,这个地方之所以被叫做火星后院,是因为这里是按照火星表面的地貌来设计的,有小山以及各种障碍物。

  3,相比月球探险车,火星探险车要先进的多。

比如这辆车上有一个压力仓,里面有可供睡眠和洗漱的设施,可以让两名宇航员连续14天不用下车。

  4,另一个突破是,宇航员的航天服可以放火星探险车的后面,对探险车的内部也能起到保护作用,同时也方便宇航员穿着。

  5,因为宇航服里已经有增压处理,穿上宇航服就只要15分钟。

但如果从零开始准备的话,穿宇航服要几个小时。

  6,探险车还有另一个入口在侧面,这个入口可以和火星居所相连接,这样宇航员从居所里进入到探险车就不需要暴露在火星上了。

  7,尽管火星探险车看起来很笨重,但其实非常灵活。

所有12个轮子都是可以360度旋转的,这也意味着这辆车可以向任何方向形式,比如前进、后退、斜走或者平行移动(如果你觉得侧方停车很难,那这真是个很赞的功能),甚至可以原地旋转360度。

  8,这是火星探险车内部摄像头拍摄的画面,因为地面有很多障碍物,所以开这辆车像是在骑马,而不是开一辆特斯拉。

  9,这是一个平行移动的画面,被称为"螃蟹行走",这样可以把侧面入口和火星居所对接。

  10,因为火星上并没有汽修站,所以这辆火星探险车有12个轮子。

如果一个轮子爆胎,可以将其提升,用剩余的轮子继续行进。

  11,有12个轮子,又可以360度移动,你可能会认为这辆车操作起来会很复杂。

但事实正好相反。

这辆车的操作非常简单,它的操作器看起来像一辆卡车的档位杆。

  12,因为操作很方便,这样宇航员就有时间查看外部环境(比如前方开到了悬崖边缘),避免危险情况的发生。

  13,速度并不是这辆火星探险车追求的终极目标,所以你只能慢慢的开。

宇宙之匙,宇宙大灌篮,金宇宙,宇宙如何运行,宇宙夫夫,为什么要探索宇宙,它的最快时速为10公里,比月球探险车要慢3.5公里/小时。

但是它的配置能让这辆车驶离火星居所200公里的距离,之前到达月球的宇航员最大活动半径还不到10公里。

  14,这辆火星探险车还能成为一个避风港。

如果太阳有异常活动导致辐射上升,火星车能保证72小时内车里不受辐射影响。

  15,最后,我们再来看一眼电影《火星救援》里的火星探险车。

看起来和NASA的火星探险车很像,毕竟 NASA 也是这部电影的顾问之一。

火星遭流星撞击所产生的地震活动可揭示火

      火星遭流星撞击所产生的地震活动可揭示火星内部详细情况  (神秘的地球uux.cn)据EurekAlert!:2021年12月24日,美国宇航局(NASA)的InSight登陆器记录到火星表面发生了一次具有明显特征的席卷火星表面的大型地震事件——这是第一次在这颗遥远行星上观测到的最大规模的地震事件之一。

  研究人员现在通过两项研究证明,这一事件和同年早些时候探测到的另一地震事件是由一颗流星撞击引起的;研究人员用该次撞击产生的表面波来分析火星壳部的结构。

一颗行星的壳部和幔部结构可为其起源和演化提供有关的重要信息。

沿着行星表浅层面传播的地震波被称为表面波,它们可被用来绘测这些结构特征。

然而,到目前为止,除了地球之外,还没有在任何行星上探测到这种波。

尽管在这颗红色星球上的地震性震动和流星撞击并不罕见,但探测和描述它们一直颇具挑战性。

然而,发生在2021年下半年的两次地震事件的规模特别大。

  在第一项研究中,Liliya Posiolova和同事利用火星勘测轨道飞行器拍摄到的火星表面图像证明,这两次事件是由流星撞击引起的。

这些碰撞形成了两个巨大的撞击坑(直径>130米),其产生的表面波回荡于整个火星。

在第二项研究中,Doyeon Kim和同事利用这些表面波(它们是第一次在火星上探测到的表面波)来更好地了解InSight登陆器下方的火星内部结构。

Kim等人发现,火星的壳部比之前推测的要更致密。

这些变化可约束火星壳部的组成、形成和厚度模型。

  Yingjie Yang 和 Xiaofei Chen在一篇相关的《视角》中写道:“InSight登陆器预计将在2022年12月结束其运行,因为它的太阳能电池板上积聚了尘埃。

然而,持续对已经记录的地震数据进行研究应能继续做出有关火星结构的新发现。

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Tag: 宇宙大神秘谜案
               

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