探索神秘的暗物质(科技大观)

高  爽

2018年05月17日05:01  来源:人民网-人民日报
 

  来自美国、德国和加拿大的多位天文学家日前在《自然》杂志发表论文,称找到了一个缺乏暗物质的星系。人们相信,宇宙是一个有着统一自然规则的整体。以往对银河系及遥远的星系和星团的观测证实,暗物质普遍存在于星系和星系团之中。这一新发现是否意味着引力和星系形成的理论再次受到了挑战?

  以耶鲁大学天文学系教授彼得·冯·杜克姆为首的科研团队利用世界上一批最大型的望远镜,其中包括10米口径的凯克望远镜,观测了遥远的星系NGC1052—DF2。他们分辨出这个星系内部的10个星团,仔细测量了这些星团的运动速度,结果出乎意料——10个星团的速度相对比较接近。

  在一个自成体系的系统里,天体速度之间的差异,可以反映中心物质的质量大小。星团之间的速度相差不大,意味着星系内部包含的质量不大,提供的引力不足。计算表明,NGC1052—DF2星系发光物质的质量几乎达到提供引力的总质量,不发光的暗物质似乎没有置身其中的余地了。

  根据主流的宇宙学体系,组成我们生活的常规物质只占到宇宙整体的4%,而神秘的暗物质占到27%。暗物质看不见摸不着,但是有质量,提供引力。它形成弥漫的晕,通过引力的作用控制着一般物质的聚集,形成了我们今天看到的宇宙结构。因此,暗物质被认为在星系的形成过程中扮演着重要的角色,其本质是天文学家热衷追寻的秘密。观测到一个缺乏暗物质的星系,可能成为破解暗物质秘密的突破口。这正是此次科研发现最令人兴奋之处。

  不过,天文学家们清醒地认识到,现在确定NGC1052—DF2星系不存在暗物质还为时尚早。由于观测到的星团数量不够丰富,速度的测量也有较大误差,整个结论的推导过程中,需要考虑特别多的理想模型。因此,未来更多的观测时间和更细致的数据分析可能会修正或改变现有的结果。今年夏天,又会有一批大型的望远镜对准NGC1052—DF2星系的方向,试图分辨出更多的星团,重新测定它们的速度。

  暗物质不仅宏观上影响着宇宙大尺度结构的形成,微观上也涉及基本粒子的相互作用,因此,它可能是未来一百年天文学和物理学最重要的课题之一。中国科学院紫金山天文台的“悟空”卫星,就是专门探测暗物质组成成分的科学仪器。在地球上空500公里的高度上飞行一年多后,它终于发现了暗物质存在的蛛丝马迹。人类对暗物质的探索,刚刚出发。

  (作者为北京师范大学天文系讲师) 


  《 人民日报 》( 2018年05月17日 22 版)
(责编:袁勃)

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