將伽馬射線和引力透鏡對比 科學家找到暗物質線索

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【大紀元2020年06月18日訊】(大紀元記者笛睿編譯)一份新研究將引力透鏡數據和費米伽馬射線太空望遠鏡的數據進行對比,發現如果加入暗物質成分,能夠較好的解釋兩者的偏差。研究者稱這可能是發現暗物質存在的間接證據。

遠處天體發出的光線抵達地球的過程中,受到途中大質量物質或天體的影響產生彎曲,導致抵達地球的影像出現一定程度的失真。科學家將這種效應稱為引力透鏡效果。科學家利用得到的影像,推算光線發源地與地球之間物質的質量。

流行的天文理論估計27%的宇宙由暗物質構成,68%由暗能量構成。但是,至今科學家還沒有探測到任何暗物質和暗能量。這份研究是其中的又一項嘗試。

意大利都靈大學(University of Turin)的阿瑪扎洛索(Simone Ammazzalorso)和斯坦福大學的格魯恩(Daniel Gruen)及同事想到,太空望遠鏡得到的費米伽馬射線可以確定太空中物質的分布和質量;引力透鏡影像圖也可以推算光線發源地與地球之間物質的質量,兩者數據是不是應該有關聯度?

於是他們以NASA的費米太空望遠鏡長達九年的伽馬射線數據,與「暗能量觀測」(Dark Energy Survey)項目第一年蒐集的數據進行對比,這份數據包括4000萬個星系的光學影像。

暗能量觀測項目使用位於智利的4米望遠鏡,拍攝天體的照片,從中分析天體的引力透鏡效果。

對比後發現,兩者之間的確存在關聯度,總的來看,物質較多的區域發出較多的伽馬射線;反之,物質較稀疏的區域發出較少的伽馬射線。但是其中有一些問題。

具體來說,研究者稱發現兩種關聯度。

一種區域在很小的——不到0.3度的天空範圍內,產生高能量射線。研究者分析後認為,這可能是那裡存在耀變體(blazar)導致。耀變體是一種密度極高的高變能量源,目前推測是超大質量黑洞的吸積物質產生。

然而在大一些的天空範圍內,研究者發現兩者的關聯度存在一些問題。分析後他們認為,如果將暗物質的因素考慮在內,將比沒有暗物質的模型更解釋得通。

法國舊阿訥西理論物理實驗室(Annecy-le-Vieux Theoretical Physics Lab)的天體物理學家卡洛(Francesca Calore)說:「這項結果令人高興,它通過間接方法探索暗物質存在,是為數不多的幾個跡象之一,為探索暗物質粒子模型帶來了新的機會。」

卡洛坦承,鑒於目前科學家對耀變體了解很有限,因此有可能這也是耀變體的因素,而非暗物質。

研究人員希望「暗能量觀測」項目發布的下一批包括1億個星系的數據,以及位於智利的薇拉‧魯賓觀測臺(Vera Rubin Observatory)的新項目「時空遺產調查」(Legacy Survey of Space and Time),將提供更全面的數據。

「隨著進一步的紅移校正和更佳的角度分辨率,未來的儀器將幫助科學家更好地了解伽馬射線的來源,並揭示暗物質的特性。」卡洛說。

這份研究近期發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。◇

責任編輯:朱涵儒

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