 銀河係周圍暗物質暈的插圖。(圖片鳴謝:uux.cn/ESO/L calada) （神秘的地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：一種新的理論認為暗物質是由粒子組成的，這些粒子通過所謂的“黑暗力”相互強烈作用。如果是真的，這可能最終解釋了我們在星係周圍的暗物質暈中看到的極端密度。 被稱為自相互作用暗物質(SIDM)的粒子的存在是冷暗物質理論的替代物，冷暗物質理論認為這種難以捉摸的物質是由大量緩慢移動(因此是冷的)，相互作用弱的粒子組成，這些粒子不會碰撞。這些冷暗物質模型的問題在於，它們難以解釋圍繞著暗物質暈的兩個謎題。 “第一個是大質量橢圓星係中的高密度暗物質暈。該光環是通過對強引力透鏡的觀測發現的，它的密度如此之高，以至於在流行的冷暗物質理論中這是極不可能的，”團隊負責人、加州大學河濱分校物理學和天文學教授於海波在一份聲明中說。 “第二，”他繼續說道，“超擴散星係的暗物質暈密度極低，它們很難用冷暗物質理論來解釋。” 光環 暗物質給科學家們帶來了一個重大難題，因為盡管暗物質占宇宙中物質的85%，但它不與光相互作用，因此我們幾乎看不到它。這告訴研究人員，暗物質不僅僅是由電子、質子和中子組成的看不見的物質集合體——所謂的重子物質，包括恒星、行星、我們的身體和我們日常看到的幾乎所有東西。不，暗物質一定是由別的東西構成的。 事實上，研究人員能夠推斷暗物質存在的唯一方法是因為它有質量，因此與引力相互作用。這種效應可以被我們確實能看到的重子物質和光“感覺到”,天文學家肯定能觀察到。 更具體地說，當光從背景光源穿過這些被暗物質包裹的星係時，物質對空間結構的影響會轉移光的路徑，進而使背景光源看起來“轉移”到空間的新位置。 這種效應被稱為引力透鏡效應，它最初讓科學家們能夠確定大多數(如果不是全部)星係首先被暗物質暈所包圍。這些光環被認為遠遠超出了那些星係的可見物質物體如恒星、氣體和塵埃的界限。引力透鏡也允許天文學家測量暗物質暈的密度。與超擴散星係周圍密度較低的暈圈相比，密度較高的暈圈造成了更強的透鏡效應，超擴散星係是具有分散氣體和恒星的低亮度星係。然而，研究人員一直難以解釋暗物質暈密度的極端情況。 進入，人工智能 為了解決這個難題，餘和他的同事，包括南加州大學的博士後研究人員Ethan Nadler和Daneng Yang，基於實際的天文觀測構建了高分辨率的宇宙結構模擬。 他們在這些模擬中考慮了與強透鏡暈和超擴散星係相關的大規模強暗物質自我相互作用。 “這些自我相互作用導致暈中的熱傳遞，這使星係中心區域的暈密度多樣化，”納德勒解釋說。“換句話說，與冷暗物質相比，一些暈圈的中心密度較高，而另一些暈圈的中心密度較低，細節取決於宇宙演化曆史和各個暈圈的環境。” 該團隊得出結論，SIDM通過“黑暗力”相互作用，就像重子粒子通過電磁力和強弱核力相互作用一樣，可以提供冷暗物質理論無法提供的解決方案。 “冷暗物質麵臨著解釋這些謎題的挑戰。可以說，是調和這兩個極端的令人信服的候選人，”楊補充說。“現在有一種有趣的可能性，暗物質可能比我們預期的更複雜、更活躍。” 該團隊認為，他們的研究還提供了一個例子，說明了聯合對宇宙的真實觀察的分析能力，隨著人工智能的蓬勃發展，每一代新一代望遠鏡的細節都在增長。 “我們希望我們的工作鼓勵在這個有前途的研究領域進行更多的研究，”於說。“這將是一個特別及時的發展，因為預計在不久的將來會有來自天文觀測站的數據流入，包括詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和即將到來的魯賓天文台。” 該小組的研究發表在11月的天體物理學雜誌《快報》上。 |
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