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宇宙比它应该的温度略高。“暗光子”可能是罪魁祸首。

本站发布时间:2023-11-16 15:36:50

这些奇怪的粒子将是正常物质所没有经历的新的第五种自然力的载体,但偶尔这些暗光子可以翻转它们的身份,成为规则光子,提供热源

感觉中性

我们可以通过使用莱曼阿尔法森林观察星系间气体来发现这样的暗光子。当我们观察到来自遥远明亮物体的光时,比如类星体(由遥远星系中心的黑洞驱动的发光物体),来自该遥远物体的平滑光谱中存在一系列间隙 

原因如下:光必须穿过数十亿光年的气体才能到达我们。偶尔,光会穿过相对密集的中性氢团;一种氢,由一个质子和一个中子组成,渗透到整个宇宙的气体云中 

大部分光将不受影响地通过,但特定波长的光将被吸收。该波长对应于将电子从氢原子内的第一能级碰撞到第二能级所需的能量差

当天文学家观察来自该物体的光时,除了特定能量跃迁波长处的一个间隙,即莱曼-阿尔法线,它在其他方面看起来都不起眼

来自遥远物体的光将穿过多个云层和中性氢团。宇宙的膨胀导致间隙红移到不同的波长,新的间隙出现在不同的波长上,这取决于与特定气体云的距离。。这样做的最终结果是“森林”:光谱中的一系列线条和间隙 

在这里变热

这些莱曼-阿尔法间隙也可以用来测量每个气体云的温度。如果中性氢完全静止,间隙将显示为一条令人难以置信的细线。但是,如果单个分子在移动,那么由于这些分子的动能,间隙将扩大。气体越热,分子的动能就越多,间隙就越宽

在11月发表在《物理评论快报》杂志上的一篇论文中,一组天体物理学家指出,通过使用这种方法,分散在星系之间的气体云似乎有点太热了。对这些气体云演化的计算机模拟预测,它们只比我们观察到的冷一点,因此,也许有什么东西正在加热这些云,而这在我们的天体物理模拟中是没有考虑到的

研究作者声称,这种差异的一种可能解释是我们宇宙中存在“暗光子”。这是一种非常假设的暗物质形式,一种神秘的、不可见的物质,约占宇宙总质量的80%,但似乎不会与光相互作用

由于天文学家目前还不了解暗物质的身份,因此暗物质的可能性很大。在这个模型中,暗物质不是由不可见的粒子(例如,电子的幻影版本)组成的,而是由一种新的力载体组成;也就是说,一种介导其他粒子之间相互作用的粒子

温暖而模糊的黑暗

熟悉的光子是电磁的力载体,它创造了电、磁和光。暗光子将是一种新的自然力的力载体,这种力在通常的情况下(例如,在我们的实验室或太阳系内,否则我们已经在那里观察到了它)不会以通常的规模运行

根据研究作者的说法,暗光子仍然有很小的质量,因此它们仍然可以解释暗物质。此外,由于它们是力载体,它们之间以及与其他潜在的暗物质粒子之间也可能相互作用。在天体物理学家团队研究的模型中,暗光子还有一个技巧:它们偶尔会变成规则光子

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