長得好像微血管,佔了宇宙總物質85%的暗物質,是什麼樣的?

2020-11-25 十輪網

許多科學家認為，宇宙的組成並非只有我們所見到的行星、恆星，其實還有一大部分是由我們看不見的「暗物質」所組成，那暗物質到底長什麼樣呢？

暗物質到底是什麼？目前仍是一個謎，因為人類目前為止還無法用最新的科技證實暗物質的存在，儘管暗物質被認為佔了宇宙總物質的85%，但它因為不像行星、恆星般會與光互相作用，目前僅能通過其重力影響間接推測有暗物質的存在。

首張暗物質模擬圖出爐！由無數暗物質暈相互串聯而成

為了一探暗物質的奧秘，哈佛史密松天體物理中心（Smithsonian Astrophysical Observatory）的研究團隊，首次通過模擬可視化出宇宙的組成，其中就包含了暗物質可能會長得樣子，團隊將這個可視化的結果通過宇宙網（The Cosmic Web）結構呈現，模擬出暗物質在宇宙中以光暈的方式，通過像是微血管絲線般互相連接串起而成。

研究學者認為，氣體會沿著細絲信道進入暗物質暈的中心，並在中心匯集起來，最終形成恆星與星系，而暗物質的互相串聯，可想像成汽車能通過高速公路到各個城市一樣。

暗物質暈質量差距大，卻都有相似結構與特性

因為沒有人確定暗物質是由什麼構成的，團隊採用了目前主流的暗物質理論來創建起模擬模型：暗物質是由大質量弱相互作用粒子（WIMP）組成，而這種WIMP粒子是普通質子質量的100倍。

研究結果除了得出這份可視化的宇宙網圖外，團隊也發現，暗物質是由相似的暗物質暈連接、組織而成，而且無論大小都具有相似的特性與結構，在暗物質暈的中心處組成最密集、越邊緣就越分散。

研究作者Sownak Bose透露，雖然這些暗物質暈可能成形於不同的宇宙時期，並通過不同的過程形成，不過它們都循著一套可預測、通用的方式在運行著，儘管暗物質的尺寸範圍很大，暗物質暈的組成還是非常具有一致性。

WIMP粒子碰撞產生γ射線找出小型暗物質暈形成

這次的研究著重在小型的暗物質暗物質暈上，因為研究人員可以通過間接觀察星系的周圍來了解大型暗物質暈，但是要觀察小型暗物質暈需要通過偵測WIMP粒子碰撞時產生的能量，這個過程稱為暗物質煙滅（dark-matter annihilation）。

當WIMP粒子在暗物質暈的中心發生碰撞時，會產生伽馬（γ）射線，而Bose也透露，暗物質煙滅作用是我們唯一可以辨認出小型暗物質暗物質暈的方法，或許在未來可以使用伽馬射線望遠鏡發現到暗物質，而研究團隊也希望這次的新發現，可以幫助激起更多關於暗物質暗物質暈如何形成與相互作用的研究。

參考資料

《Business Insider》

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  • 主流科學認為暗物質是構成宇宙質量85%的神秘物質，它存在嗎？
    暗物質是什麼？科學家在大量天文學觀測中發現了疑似違反牛頓萬有引力的現象，這時科學家提出了暗物質的理論，暗物質是可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種已知的物質。在假設暗物質存在的前提下，科學家對於觀測到的天文學現象，能夠很好地加以解釋。
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