科學家破譯外星信號 竟然來自暗物質

【科技訊】10月13日消息，在數年前，科學家就曾收到一個來自太空的神秘外星信號。

暗物質是宇宙中一類神秘的無形物質，其佔據整個宇宙中物質總量的大約85%。暗物質懸浮在星系之中，但在星系的核心部位相對更加聚集。在這些區域，一個暗物質粒子將有可能遭遇到空間中的另外一個暗物質粒子。如果這兩個粒子相撞，它們將發生湮滅反應(暗物質粒子是其自身的反物質)，並釋放出γ射線。

為了搜尋暗物質的信號，天文學家們使用美國宇航局的費米伽馬射線空間望遠鏡對整個銀河系內的γ射線輻射源進行掃描。隨後他們嘗試將這些被檢測到的輻射源與所有已知的源進行比對。他們在圖上標出宇宙中氣體塵埃雲團的位置，這些天體會發出輻射，並將這些目標產生的輻射從伽馬射線圖中剔除。

接著他們標出所有恆星的位置，並將它們產生的輻射同樣予以剔除，以此類推，他們逐次排除掉所有可能的輻射源。一旦所有的這些輻射源被排除，他們所獲得的數據中仍然有所剩餘，無法用已知的過程予以解釋。

2月26日，有關這項研究的論文發表在arXiv網站上，這是一個主要刊載正處於同行評審過程中的新論文的專業網站。美國費米國家加速器實驗室的天體物理學家丹·霍普(Dan Hooper)是這篇研究論文的合著者，他說：「我們越是對這一信號仔細審查，就越覺得這是一個來自暗物質的信號。」

2009年以來，霍普便一直堅持認為這一明亮的信號是暗物質的線索。根據霍普小組的最新數據，這一γ射線輻射可能是一些具有30~40 GeV能量的高能暗物質粒子相互碰撞時產生的。相比之下，一顆質子的能量一般僅有1GeV左右。

然而星系核心是一個神秘的區域。那裡還存在很多其他的伽馬射線輻射源可能表現出與暗物質非常相像的性質，或者那裡還存在一些目前還尚未被發現的現象，同樣可以解釋這樣的輻射。目前大部分的研究人員還尚未承認霍普的此項發現。其中一項常常被引用的疑慮是，這些數據中表現出來的多餘輻射也有可能來自於毫秒級脈衝星。

這是一種已經死亡的恆星遺骸，具有極高的轉速，並釋放出巨大的能量。天文學界目前對於這種神秘天體具體運作機制的理解還很淺薄。

研究論文的另一名合著者，美國哈佛大學的天文學家道格·芬克貝納(Doug Finkbeiner)表示：「如果你想要解釋位於星系中心的某些奇特現象，你就直接可以揮揮手，說『那一定是毫秒脈衝星』。」

芬克貝納很久之前便一直認為費米空間望遠鏡數據中的多餘信號強度代表了暗物質湮滅現象。他知道星系的中心區域非常奇特，充滿著很多預料不到的現象。比如在2010年，天文學家們便發現從銀河系的核心向上下兩側伸展出兩個巨大的氣泡結構，延伸超過5萬光年。而此前天文學界對此卻一無所知。在對霍普的數據進行仔細分析之後，芬克貝納相信那裡的確有些什麼東西。

當星系形成時，引力作用使大量物質聚集並開始旋轉。當物質旋轉時，大型的星系開始冷卻並形成扁平化的結構，就像一塊大披薩，從而形成在望遠鏡中所看到的渦旋狀結構。實際上暗物質構成了星系質量的大部分，但它卻無法被像其他物質那樣扁平化，因為它與電磁力根本不會發生相互作用，與後者的相互作用將會使其發出熱輻射。

於是暗物質仍然逗留在一個圍繞銀河系存在的巨大物質暈結構之中。因此，任何暗物質的信號都不應僅僅來自於銀河系的星系平面，而是也應當存在來自銀河系平面之上或之下的信號，那些部位的恆星數量相對稀少且相互之間距離較為遙遠，但那裡存在著大量的暗物質。

問題在於，銀河系的中心區域極為明亮。那裡數以十億計的恆星發出難以想像的巨大光芒，其亮光遠遠延伸至銀河系平面的上下兩個方向的遙遠區域。因此要想證明這一神秘信號的確來自暗物質而非其他來源，首先需要非常精確的確定其分布地圖。

但不幸的是，費米空間望遠鏡的觀測能力在這一疑似暗物質輻射信號顯現的波段解析度並不夠高。通過與美國麻省理工學院物理學家翠西·斯萊特爾(Tracy Slatyer)之間的合作，芬克貝納對費米望遠鏡的數據進行仔細梳理，並找到了排除那些干擾信號的方法。

採用這種方法處理之後的數據非常清晰的顯示出這一神秘信號的來源分布在那些只有很少恆星存在的區域。芬克貝納表示：「答案有所改善。看起來它更像來自暗物質，而非脈衝星。」

經過處理之後的清晰數據終於開始引起一些研究人員的注意。紐約大學理論物理學家尼爾·維納(Neal Weiner)表示：「未來的哪天我們或許會將今天的這個時刻視作是暗物質被首次發現的日子。」他表示，具有高達30~40 GeV能級的性質將讓這些暗物質粒子顯得非常有趣，因為那將是可以在大型強子對撞機(LHC)中呈現的粒子性質。

但事實是我們並未在大型強子對撞機實驗中觀測到類似的粒子，這可能說明構成暗物質的粒子結構要比我們簡單的粒子模型預測要更複雜。

但除此之外還有很多疑問。美國加州大學聖克魯茲分校的物理學家史蒂芬諾·普羅夫莫(Stefano Profumo)表示：「假如問題是：我們真的發現暗物質了嗎?那麼我真的會非常謹慎地來回答這個問題。」因為實在是還有很多從我們地球上觀點來看非常不確定的因素在其中，如在銀河系的核心區域，那裡的宇宙射線密度和能級都是不同的。

而即便其本人也是這篇研究論文的合著者之一，但芬克貝納也對這一課題持有謹慎態度。他只是認為，從目前來看，對費米空間望遠鏡的數據中出現的異常，暗物質的湮滅應當是最好的解釋。但宇宙如此廣袤，或許仍然存在一些我們尚未能發現的未知天體和現象。

要想確切的回答這一問題，科學家們可能將需要對矮星系進行研究，這些星系質量的99%由暗物質貢獻，並且其中由其他現象造成的，可能與暗物質信號相混淆的干擾非常少，因而可以成為很好的研究對象。但即便如此，費米空間望遠鏡仍然將需要花費長達數年的時間仔細觀察這些天體，才能獲得足夠多的數據來支持或否定這項結論。

不可思議，這些神秘信號竟然是暗物質發出來的!

TAG:科技訊 |

※科學家說章魚竟然屬於外星生物！
※科學家追蹤到外星人信號源頭 竟是？
※科學家驚呼外星人或藏在反物質世界 蟲洞是唯一大門
※一些科學家仍然相信「Wow！信號」來自外星人
※科學家接收到神秘外太空信號 可能來自外星人
※科學家聲稱在隕石碎片中發現外星生物化石
※我科學家捕獲 物質「幽靈」
※科學家捕捉到英仙座的神秘信號？可能是由暗物質產生！
※星際穿越不是夢科學家稱可利用暗物質和黑洞製造蟲洞
※科學家首次拍到暗物質纖維結構：暗物質「橋」
※科學家稱人類聯繫外星人或造成星際垃圾郵件
※科學家稱外星人無需地球資源忽視人類存在
※科學家:類似戴森球的外星信號其實是數據錯誤
※科學家截獲外太空神秘信號：外星人無處可躲
※科學家受到來自外星的信號，證明外星人確實在宇宙！
※俄科學家發現疑似外星信號 科技文明或遠超地球
※科學家在隕石中發現疑似外星生物片段
※奇異8：暗物質——隱藏的物質使科學家深感頭疼
※是外星人?科學家連續收到外太空神秘脈衝信號