原文標(biāo)題：Puzzling X-rays point to dark matter

原文來(lái)自：ESA   Posted: 2014. 6. 24

編譯：Melipal   審校：Linq 

天文學(xué)家使用ESA與NASA的高能望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了誘人的線索，暗示宇宙中一種難以捉摸的成分——暗物質(zhì)的存在。

雖然暗物質(zhì)被認(rèn)為是不可見(jiàn)的，也不會(huì)發(fā)射或者吸收光線，但可以通過(guò)它們的引力對(duì)宇宙中其他天體（如恒星或星系）的運(yùn)動(dòng)和外觀的影響來(lái)探測(cè)它們。

基于這些間接的證據(jù)，天文學(xué)家認(rèn)為，暗物質(zhì)是宇宙中最主要的物質(zhì)成分，不過(guò)它仍舊是難以理解的。

現(xiàn)在通過(guò)研究星系團(tuán)（也就是宇宙中被引力束縛的最大物質(zhì)結(jié)構(gòu)），人們可能找到了一條線索。

星系團(tuán)不僅含有數(shù)百個(gè)星系，還含有充斥在星系之間的大量熱氣體。

然后對(duì)這些行星團(tuán)的引力測(cè)量表明，星系與氣體只占據(jù)了總質(zhì)量的大約1/5，剩下的據(jù)信就是暗物質(zhì)了。

氣體的主要成分是氫，它們的溫度超過(guò)了1000萬(wàn)攝氏度，熱得足以發(fā)出X射線輻射了。其他的痕量元素產(chǎn)生了特定波長(zhǎng)額外的X射線“譜線”。

通過(guò)考察ESA的XMM-牛頓空間望遠(yuǎn)鏡以及NASA的錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)對(duì)73個(gè)星系團(tuán)特征譜線的觀測(cè)，天文學(xué)家困惑地看到了一有趣的暗線，人們從來(lái)沒(méi)有在這一波長(zhǎng)上看到過(guò)它。

相關(guān)論文的第一作者、美國(guó)馬薩諸塞州坎布里奇（Cambridge）哈佛—史密松天體物理中心的埃斯拉·巴爾巴爾（Esra Bulbul）博士說(shuō)：“如果這個(gè)奇怪的信號(hào)是氣體中的已知元素產(chǎn)生的，它會(huì)在其他已知的X射線波長(zhǎng)上留下其他信號(hào)，但是我們沒(méi)有看到這樣的信號(hào)。

“因此我們轉(zhuǎn)而尋求已知常規(guī)物質(zhì)之外的解釋。”

天文學(xué)家提出，這樣的輻射可能是由于某種奇異的亞原子粒子“惰性中微子”衰變產(chǎn)生的，理論預(yù)言了這種粒子的存在，但它們從來(lái)沒(méi)有被探測(cè)過(guò)。

普通的中微子是質(zhì)量很輕的粒子，只通過(guò)所謂的弱合理以及引力偶爾與其他物質(zhì)發(fā)生相互作用。惰性中微子據(jù)信只通過(guò)引力與普通物質(zhì)發(fā)生相互作用，這樣它們就成了暗物質(zhì)可能的候選對(duì)象。

巴爾巴爾博士說(shuō)：“如果對(duì)新觀測(cè)的解釋是正確的，那么星系團(tuán)中至少一部分的暗物質(zhì)應(yīng)該由惰性中微子組成?！?/span>

被測(cè)星系團(tuán)分布在很寬的距離范圍內(nèi)，從上億光年到數(shù)十億光年不等。神秘的暗弱信號(hào)是通過(guò)結(jié)合對(duì)星系團(tuán)的多次觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的，另外在英仙座星系團(tuán)（一個(gè)鄰近的龐大星系團(tuán)）的一張圖像中也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)信號(hào)。

這一發(fā)現(xiàn)帶來(lái)的結(jié)果可能是深遠(yuǎn)的，不過(guò)研究者很謹(jǐn)慎。在確認(rèn)與暗物質(zhì)的關(guān)聯(lián)之前，使用XMM-牛頓、錢(qián)德拉以及其他望遠(yuǎn)鏡對(duì)更多的星系團(tuán)進(jìn)行進(jìn)一步觀測(cè)是必要的。

ESA的XMM-牛頓任務(wù)科學(xué)家諾伯特·沙特爾（Norbert Schartel）評(píng)論說(shuō)：“XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡的大型數(shù)據(jù)存檔以及該望遠(yuǎn)鏡在不同波段采集大量X射線信號(hào)的能力讓發(fā)現(xiàn)這種奇怪的X射線信號(hào)成為了可能，最終讓人們發(fā)現(xiàn)了這一前所未知的譜線。

“如果能夠證實(shí)XMM-牛頓幫助我們發(fā)現(xiàn)了第一條暗物質(zhì)的直接證據(jù)，將是非常激動(dòng)人心的。

“我們還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，不過(guò)一旦達(dá)到，我們必然會(huì)了解到許多關(guān)于奇異宇宙成分的信息?！?/span>

參考文獻(xiàn)：《在星系團(tuán)的疊合X射線光譜中發(fā)現(xiàn)了未知發(fā)射線》，E·巴爾巴爾等人，《天體物理學(xué)報(bào)》，2014年7月1日

（全文完）