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  据国外媒体报道,来自苏黎世大学、苏黎世联邦理工学院、英国莱斯特大学以及位于北京的中国科学院国家天文台的天文学家们在太阳附近发现了大量无形的“暗物质”,这项研究结果与银河系被巨大的暗物质环所包围的理论相符合。同时,也是通过高质量的模拟来探索暗物质在太阳系周围的分布情况。研究人员也发现了在我们星系中存在新的暗物质组分的蛛丝马迹。该研究成果刊登在英国皇家天文学月报(MNRAS)上。

科学家在太阳附近发现大量“隐形”暗物质

  早在1930年代,瑞士天文学家弗里茨·兹维基(Fritz Zwicky)就提出了暗物质的概念,他发现星系团之间充满了神秘的暗物质,可以保证各个星系或者星系团之间处于一定的距离。几乎在同一时刻,来自荷兰的科学家简·奥尔特(Jan Oort)发现靠近太阳附近的物质密度几乎是普通物质的两倍,才可以解释恒星和气体在宇宙中单独存在的现象。

  在接下来的几十年间,天文学家逐渐发展出暗物质的理论模型,以及结构形成来解释宇宙中的星系团和星系的行为,但是在太阳附近发现暗物质的量依然是十分神秘的。结果奥尔特十多年的研究,发现暗物质的大约是此前估计的三至六倍,天文学家们对此感到迷惑不解,通常的观察分析评论为对暗物质的观测还不具有足够的灵敏度,使得测量计算上存在误差。

  在本次研究中,科学家们多测量计算以及不确定性方面具有更大的信心,这是因为科学家们使用了对银河系的先进模拟结果,来测试新的计算质量的方法。研究人员发现所使用的方法基于过去二十年的技术标准,因此在计算暗物质时总是低估了其总量。对此,科学家们发展出一张新的技术在模拟数据中纠偏,他们将这项新的暗物质计算方法应用于对靠近太阳的数千颗K型主序星速度与位置计算上,获得了关于太阳系附近暗物质密度的线索。

  根据本项研究的第一作者西尔维娅·加拉布拉里(Silvia Garbari)介绍:“我们对计算结果显得非常有信心,可以99%地确认在太阳附近存在暗物质。事实上,我们认为暗物质的密度有些偏高,其中也存在10%的统计偏差,也就是说我们用九成的把握找到了比预期更多的暗物质,如果将来的数据进一步证实这个发现,其影响将是令人兴奋的。”

  通过理论和星系形成的数值模拟预测,这可能是第一个关于我们银河系中暗物质环的证据。而太阳附近暗物质密度呈现较高的值,可能是银河系暗物质环受到挤压,造成了太阳系附近暗物质密度偏高。许多物理学家认为暗物质是一种新的基本粒子,它们与普通物质之间发生极弱的相互作用,但如果将实验室至于地下深处,我们就可以发现较为强烈的变化,而且固体岩石层超过了一公里厚就可以将其他宇宙射线屏蔽,筛选出我们需要的信息。

  参与本项研究的另一位科学家乔治·雷克(George Lake)认为对太阳系暗物质密度进行准确地测量计算是至关重要的,如果暗物质是一种新的基本粒子,那么在你阅读整篇文章过程中就有数十亿的暗物质粒子穿过你的身体。实验物理学家们希望能捕捉到暗物质粒子,比如国际XENON暗物质探测计划,通过位于意大利的格兰萨索的地下暗物质探测实验室XENON 100液氙探测器捕捉暗物质粒子。

  还有美国低温暗物质搜寻计划(CDMS),通过将硅、锗晶体至于极低的温度环境中,探测晶体内部粒子与暗物质粒子发生相互作用的振动,CDMSI实验由斯坦福大学实验室主导,而CDMSII实验则位于明尼苏达的矿井内,这些暗物质粒子探测实验计划旨在发现太阳系周围的暗物质性质,这对理解暗物质的组成是至关重要的。

  (中国科技网)