神秘的黑暗物質即將揭曉

2012/09/10 |

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宇宙由大量不可見的物質－暗物質（dark matter）所組成。它填滿星系間以及星系中的恆星之間的空間。自從暗物質存在的預測在 70 多年前被提出以來，眾多的天文學家、宇宙學家與粒子物理學家都在尋找那會是什麼的答案。藉由來自 Planck 人造衛星的最新觀測，Niels Bohr 研究所與其它單位的研究者，也許更接近一個解開神秘暗物質起源的解答。

Planck（普朗克）衛星，那於 2009 年發射，具有極端敏銳的儀器，能以極高的精確度測繪整個天空的微波輻射。來自 Planck 任務的最新資料揭露不尋常的、來自我們銀河系的輻射，那在理解空間、時間與宇宙中之物質的最基本特性上，開啟了新的方向。

來自暗物質的輻射

「我們觀察到一種非常獨特的、來自我們的星系（銀河系）中央的無線電波輻射。利用不同方法，從非常廣的波長範圍中分離出該訊號，我們已能測定這種輻射的頻譜。這種輻射源自同步發射（synchrotron emission），即電子與正子在高能狀態下繞著星系中央磁場的磁場線循環，而這裡非常強烈地指出，那可能來自於暗物質，」Pavel Naselsky 解釋，他是哥本哈根大學 Niels Bohr 研究所 Discovery 中心的宇宙學教授。

Pavel Naselsky 提到，領導性科學家如 Niels Bohr 教授 Subir Sarkar 已預測（利用計算），暗物質可能由非常重的粒子組成，那大約比希格斯粒子重 10 倍，意思是比質子重 1000 倍。不過「它們」具有非常獨特的特性且不會與「正常」的物質粒子進行交互作用。暗物質粒子通常也非常分散且彼此也不會產生交互作用。

「但我們從理論性預測得知，環繞星系中央之暗物質粒子的濃度非常高，而我們有個激烈的論點：它們在那裡會碰撞，而且在碰撞中形成電子與正子。這些電子與正子開始繞著星系中央的磁場旋轉，在這麼做的時候，產生了這種非常不尋常的同步輻射（synchrotron radiation）。」

在這之前跟本不可能以這樣的細節觀測這種輻射，因為先前的儀器不夠敏感。但透過 Plank，這種不尋常的輻射可以看的非常清楚。

「這種輻射無法由星系中的結構性機制來解釋，而且那不會是來自超新星的爆發。我們認為那可能是暗物質的證明。此外，我們在星系中央發現一種絕對全新的（且不為物理學所知）粒子加速機制，」Pavel Naselsky 說，而且他預期未來幾個月就會出現令人振奮的新結果。

這些結果已發表在 ArXiv:1208.5483，且已送交科學期刊《Astronomy and Astrophysics》。

資料來源：Mystery of dark matter may be near to being deciphered. phys.org [September 4, 2012]

轉載自 only perception