清華團隊在暗物質研究方面取得進展

2020-09-22 中國青年網

中國青年報客戶端訊（中青報·中青網記者 葉雨婷）記者近日從清華大學獲悉，清華大學物理系副教授安海鵬和博士後楊大能與加州大學河濱分校教授鬱海波合作，通過研究發現兩個缺少暗物質的特殊星系NGC1052-DF2和-DF4（簡稱DF2和DF4）的形成可能與暗物質自相互作用有關。

此外，該項工作還進一步展示了重子物質過程對暗物質的反饋效應不能在我們考慮的情形下產生DF2或DF4的觀測結果。該文章的結果顯示，缺少暗物質的星系可能成為探測暗物質的粒子物理性質的重要途徑。

據了解，2018年耶魯課題組利用Dragonfly望遠鏡發現了兩個缺少暗物質的特殊星系DF2和DF4。在標準宇宙學模型中，暗物質的能量密度為重子物質的五倍，速度很低而且沒有證據顯示其存在引力之外的相互作用。根據這樣的理論假設，人們預期在一個DF2或DF4這樣的星系中暗物質的質量將數百倍重於其中的重子物質質量。

然而觀測的結果卻告訴人們，DF2和DF4星系在誤差範圍內都近乎沒有暗物質。在傳統的冷暗物質模型中，要產生DF2或DF4這樣的星系需要非常彌散的初始暗物質暈，集中度4倍低於宇宙學預期的中位數。這不由讓人困擾它們是如何形成的，同時也讓人質疑冷暗物質模型在小尺度結構上的正確性。

楊大能博士、鬱海波教授和安海鵬副教授通過研究發現，如果引入暗物質的自相互作用，只要這個集中度低於一至兩倍的宇宙學預期中位數，就能產生DF2或DF4這樣的星系。

據悉，該研究成果發表於2020年9月9日的《物理評論快報》（Physical Review Letters）上並獲得編輯推薦。該工作主要由安海鵬研究組的博士後楊大能完成，楊大能為文章第一作者；楊大能、鬱海波、安海鵬為文章的共同通訊作者。該工作得到了清華大學理科提升計劃（「雙E計劃」）和國家自然科學基金委面上項目的支持。

來源：中國青年報客戶端

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