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暗物质的突破允许同时探索三种最流行的理论

作者：菜叶时间：2023-01-16 20:31

简介：对银河系周围的矮星系的观测，对三种流行的暗物质理论同时产生了约束。 SLAC大学和斯坦福大学的卡弗利粒子天体物

【菜叶百科解读】

　　对银河系周围的矮星系的观测，对三种流行的暗物质理论同时产生了约束。

暗物质-分布模拟

　　SLAC大学和斯坦福大学的卡弗利粒子天体物理学和宇宙学研究所所长村上里沙·韦克斯勒说，这项新研究的意义不仅在于它能在多大程度上约束暗物质，还在于它能约束什么。她说:“我认为真正令人兴奋的事情之一是，我们实际上能够同时开始探索三种最流行的暗物质理论。”

　　暗物质构成了宇宙中85%的物质，除了通过重力，它与普通物质的相互作用非常微弱。它的影响可以从星系的形状和宇宙的大尺度结构中看出，然而没有人确切知道暗物质是什么。在新的研究中，研究人员关注暗物质本质的三种可能性:相对快速运动或“温暖”的暗物质；另一种形式的“相互作用”暗物质撞击质子，足以在早期宇宙中被加热，对星系的形成产生影响；第三种是极轻的粒子，被称为“模糊暗物质”,它通过量子力学有效地延伸了数千光年。

　　为了测试这些模型，研究人员首先开发了暗物质的计算机模拟，以及它对围绕较大星系的致密暗物质斑块中相对较小星系形成的影响。

　　该研究的主要作者、斯坦福大学和SLAC大学的研究生伊森·纳德勒说:“最暗的星系是我们了解暗物质的最有价值的工具之一，因为它们同时对暗物质的一些基本性质非常敏感。”例如，如果暗物质移动得太快，或者通过很久以前与正常物质的相互作用获得了太多的能量，那么这些星系一开始就不会形成。模糊的暗物质也是如此，如果伸展得足够大，它将通过量子涨落消灭新生的星系。

　　通过将这种模型与暗能量测量、全景测量望远镜和快速反应系统(Pan-STARRS)的微弱矮星系目录进行比较，研究人员能够对这种事件的可能性提出新的限制。事实上，这些限制足够强大，以至于它们开始限制直接探测实验正在探索的相同暗物质的可能性——而且随着鲁宾天文台遗留的空间和时间调查的新数据流预计在未来几年出现，这些限制只会变得更加严格。

　　费米实验室和芝加哥大学的科学家亚历克斯·德雷卡-瓦格纳是《暗能量调查》的合作者，也是该论文的主要作者之一，他说:“看到暗物质问题从如此多不同的实验角度受到攻击，真是令人兴奋。”“这是对DES的一个里程碑式的测量，我非常希望未来的宇宙学调查能帮助我们弄清暗物质是什么。”

　　不过，纳德勒说，“还有很多理论工作要做。”首先，有许多暗物质模型，包括一种可以与其自身强烈相互作用的被提议的形式，在这种情况下，研究人员不确定对星系形成的影响。还有其他的天文系统，比如当恒星流与暗物质碰撞时，可能会揭示新的细节。

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暗物质的突破允许同时探索三种最流行的理论

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