科學家在太陽附近發現大量「隱形」暗物質

科學家在太陽附近發現大量「隱形」暗物質

據國外媒體報道，來自蘇黎世大學、蘇黎世聯邦理工學院、英國萊斯特大學以及位於北京的中國科學院國家天文台的天文學家們在太陽附近發現了大量無形的 「暗物質」，這項研究結果與銀河系被巨大的暗物質環所包圍的理論相符合。同時，也是通過高質量的模擬來探索暗物質在太陽系周圍的分佈情況。研究人員也發現了在我們星系中存在新的暗物質組分的蛛絲馬跡。該研究成果刊登在英國皇家天文學月報（MNRAS）上。

早在1930年代，瑞士天文學家弗里茨·茲維基（Fritz Zwicky）就提出了暗物質的概念，他發現星系團之間充滿了神秘的暗物質，可以保證各個星系或者星系團之間處於一定的距離。幾乎在同一時刻，來自荷蘭的科學家簡·奧爾特（Jan Oort）發現靠近太陽附近的物質密度幾乎是普通物質的兩倍，才可以解釋恆星和氣體在宇宙中單獨存在的現象。

在接下來的幾十年間，天文學家逐漸發展出暗物質的理論模型，以及結構形成來解釋宇宙中的星系團和星系的行為，但是在太陽附近發現暗物質的量依然是十分神秘的。結果奧爾特十多年的研究，發現暗物質的大約是此前估計的三至六倍，天文學家們對此感到迷惑不解，通常的觀察分析評論為對暗物質的觀測還不具有足夠的靈敏度，使得測量計算上存在誤差。

在本次研究中，科學家們多測量計算以及不確定性方面具有更大的信心，這是因為科學家們使用了對銀河系的先進模擬結果，來測試新的計算質量的方法。研究人員發現所使用的方法基於過去二十年的技術標準，因此在計算暗物質時總是低估了其總量。對此，科學家們發展出一張新的技術在模擬數據中糾偏，他們將這項新的暗物質計算方法應用於對靠近太陽的數千顆K型主序星速度與位置計算上，獲得了關於太陽系附近暗物質密度的線索。

根據本項研究的第一作者西爾維婭·加拉布拉里（Silvia Garbari）介紹：「我們對計算結果顯得非常有信心，可以99%地確認在太陽附近存在暗物質。事實上，我們認為暗物質的密度有些偏高，其中也存在 10%的統計偏差，也就是說我們用九成的把握找到了比預期更多的暗物質，如果將來的數據進一步證實這個發現，其影響將是令人興奮的。」

通過理論和星系形成的數值模擬預測，這可能是第一個關於我們銀河系中暗物質環的證據。而太陽附近暗物質密度呈現較高的值，可能是銀河系暗物質環受到擠壓，造成了太陽系附近暗物質密度偏高。許多物理學家認為暗物質是一種新的基本粒子，它們與普通物質之間發生極弱的相互作用，但如果將實驗室至於地下深處，我們就可以發現較為強烈的變化，而且固體岩石層超過了一公里厚就可以將其他宇宙射線屏蔽，篩選出我們需要的信息。

參與本項研究的另一位科學家喬治·雷克（George Lake）認為對太陽系暗物質密度進行準確地測量計算是至關重要的，如果暗物質是一種新的基本粒子，那麼在你閱讀整篇文章過程中就有數十億的暗物質粒子穿過你的身體。實驗物理學家們希望能捕捉到暗物質粒子，比如國際XENON暗物質探測計劃，通過位於意大利的格蘭薩索的地下暗物質探測實驗室XENON 100液氙探測器捕捉暗物質粒子。

還有美國低溫暗物質搜尋計劃（CDMS），通過將矽、鍺晶體至於極低的溫度環境中，探測晶體內部粒子與暗物質粒子發生相互作用的振動，CDMSI實驗由史丹福大學實驗室主導，而CDMSII實驗則位於明尼蘇達的礦井內，這些暗物質粒子探測實驗計劃旨在發現太陽系周圍的暗物質性質，這對理解暗物質的組成是至關重要的。