世界不思議

奇異暗物質「暗光子」的存在,無形中加熱宇宙星際氣體


觀測表明星際氣體雲的實際溫度比預測還高了一些,科學家最近新研究認為,一種可能解釋是暗物質在無形中加熱了這些宇宙氣體。

我們知道宇宙星際氣體雲會吸收遙遠星系、類星體產生的特殊類型光(比如光子能量不同),當遙遠星光穿過相對密集的中性氫團,非常特定波長的光被中性氫吸收,會於光譜觀測中產生萊曼 α 線(Ly-α)吸收線,且隨著宇宙膨脹導致光紅移至不同波長,最終便形成「萊曼 α 森林(Lyman-alpha forest)」的吸收線總和。

現在,科學家表示我們可透過萊曼 α 森林觀察星際氣體找到稱為「暗光子」的奇異物質。

如果中性氫分子完全靜止,則萊曼 α 森林看起來會像一條難以置信的細線;如果氫分子在移動,那麼氣體越熱,分子動能越大,萊曼 α 森林的吸收線間隙也越大,科學家可藉此測量星際氣體雲的溫度。

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然而根據一篇新研究,科學家發現散佈在星系之間的氣體雲似乎過熱,電腦模擬預測它們應該比觀察結果冷一些,或許這代表有什麼東西正在加熱這些雲。

研究人員稱,出現溫度差異的可能解釋是暗光子存在。暗光子還是另一種新自然力的載體,可能與其他潛在暗物質粒子相互作用,而模型還表明暗光子有一項絕活把戲:偶爾會變成普通光子,做著普通光子總是在做的工作:加熱。

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當然團隊未排除其他可能的解釋,他們希望能夠啟發更多探索早期宇宙星際介質特性的研究。該論文發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)。

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