研究者们为暗物质“飓风”做准备

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一个远距离星系碰撞的影响可能很快帮助我们找到一种神秘的粒子。

图解 :太阳系和地球各种各样的暗物质探测器将体验额外的暗物质以比“传统的”暗物质快特别多的速度运动。

全天天体物理学卓越中心（CAASTRO）

我们的太阳系正在通过一个被银河系吞食的星系，这提升了我们探测到暗物质残留的可能性。

银河系和其他星系都在一个广阔的晕轮里形成，这个晕轮里充满了看不见的附加质量，这些看不见的附加质量被称为暗物质，其重量是可见物质的五倍。太阳系围绕银河系的运动意味着太阳系会以230km/s的速度通过暗物质晕轮。因此，这些暗物质被我们当作一种高速的“飓风”。

去年，欧洲空间局的盖亚卫星测量到了这些位于太阳系邻居的恒星运动。并且，发现了一个以前未知的流，被称为S1。它被识别为一个矮星系被银河系吞食之后留下的痕迹。现在，一项在《物理学评论D辑》上发表，由来自西班牙萨拉戈拉大学的夏兰 奥黑尔领导的研究发现，来自那个星系相当于100亿个太阳系质量的暗物质正沿着S1直接向着太阳运动。

这些暗物质应该会以500km/s的速度撞击太阳和所有地球上的探测器——比标准暗物质风快得多。奥黑尔和他的同事们称它为一个“暗物质飓风”。

这项研究探索了几个至今尚不为人知的热门候选者粒子——组成了暗物质的粒子，用来测试这个飓风将怎样影响直接探测实验。

标准情况下假设一个弱相互作用大质量粒子（WIMP），它是质子质量的几倍乃至数百倍，这个粒子和原子碰撞产生一个可见的原子能反冲。这些是当前的几种碘化钠晶体和液化氙探测器的目标。

奥黑尔和同事看到了后者之一——LZ实验位于美国南达科他州的桑福德地下实验室，发现如果这个流占了局部暗物质的10%而且粒子质量是质子质量的5倍到25倍，那么它能在标准风之上被探测出来。

作者写道，当S1流“打在太阳系脸上”，它的反向旋转结构将显著增加暗物质的数量显现来自相同天空的碎片就像标准暗物质风一样。的确，它应该生产一个不言而喻的“环”，像建筑物一样围绕着这个风，这是一种定向型的暗物质探测器，比如跨国公司天鹅座合作组织（CYGNUS collaboration）在未来能轻易地进行探测。

最后，飓风被发现的最引人注目的迹象是外来暗物质粒子的案例被称为轴子。这些超轻候选者在强烈的磁场前面被转变为光子。他们正在迅速获得世界范围内暗物质猎人们的喜爱。

无论这个难以捉摸的粒子原来是什么，自从S1的发现，它的发现前景已经提高。奥黑尔和同事们说这个汹涌的飓风将“大幅度”增加暗物质探测的前景。

天文知识

暗物质是物质的一种形式，它被认为大约占宇宙中物质的85%，约占总能量密度的四分之一。大多数的暗物质被认为本质上是非重子的，可能由一些未被发现的亚原子粒子组成。它的存在在各种天体物理学的观测中都有暗示，包括引力效应，除非更多的物质存在，否则无法通过公认的重力理论解释它。由于这个原因，大多数专家认为宇宙中的暗物质是丰富的，而且已经对其结构和进化产生了重大影响。暗物质这个词中之所以有“暗”这个字，是因为它没有显现出与可见的电磁辐射有相互作用，比如光。因此，它对全部的电磁光谱都是不可见的，这使得它非常难以被通常的天文设备观测到。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. cosmosmagazine-罔象

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本文选自：今日头条