神秘暗物质的X射线发射

时间：2021-12-11 16:52:07 来源：

由两个大星系团的碰撞形成的星系团的合成图像。X射线发出的热气体以粉红色表示，暗物质（由其引力影响推断）以蓝色表示。天文学家使用档案Chandra X射线数据来限制宇宙中神秘暗物质是由无菌中微子构成的可能性。
X射线：NASA / CXC / CfA / M.Markevitch等；光学的：NASA / STScI； Magellan / U.Arizona / D.Clowe等；镜头地图：NASA / STScI； ESO WFI；麦哲伦/美国亚利桑那州/科洛等人）

就已知而言，宇宙中约有百分之八十五的物质既不发光也不发射任何其他已知种类的辐射，因此被称为暗物质。它的另一个显着特质之一是它仅通过重力与其他物质相互作用。例如，它不携带电磁电荷。暗物质也被称为“暗物质”，因为它是神秘的。它不是由原子或其通常的组成部分（例如电子和质子）或任何其他种类的已知基本粒子组成。

由于暗物质到目前为止是宇宙中物质的主要组成部分，因此暗物质的分布和引力深刻影响了银河结构的演化以及宇宙微波背景辐射的分布。实际上，独立于两个完全不同的宇宙结构（星系和微波背景）的关键宇宙参数值（例如宇宙的膨胀率）之间的显着一致性为需要对暗物质起重要作用的大爆炸模型提供了可信度。

物理学家试图想像出与宇宙已知定律相符的新型粒子来解释暗物质，但到目前为止还没有得到证实。一种新粒子的诱人可能性是所谓的“无菌中微子”。

当前存在三种已知类型的中微子。它们全都通过重力和弱力（自然界四种力中最弱的一种）与物质相互作用。最初认为它们都没有质量，就像光子一样，但是大约在20年前，物理学家发现它们确实具有微小的质量-大约比电子质量小一百万倍，但仍然足以给物理学中的所谓“致命问题”带来致命的问题。粒子的标准模型。

一种可能的解决方案是存在一个更大的中微子，它可能是所谓的“无菌中微子”，它的体积可能大一千倍，因为它不会通过弱力相互作用。从未检测到。

天文学家意识到，如果暗物质是由无菌中微子组成的，那么当这些粒子偶尔腐烂时，它们可能会发射出可检测的X射线光子。大约七年前，X射线天文学家报告发现一个奇怪的，微弱的X射线光谱发射特征来自暗物质盛行的星系团。他们认为这一特征可能是无菌中微子的特征。

在随后的几年中，已经进行了许多尝试来确认检测或将其归因于仪器或其他非天文效应，但仅获得了成功的混合。CfA天文学家Esra Bulbul和Francesca Civano及其同事现在已经完成了对Chandra X射线天文台数据的广泛档案研究，以寻找这种难以捉摸的特征。

他们没有找到它，但是他们的新分析结果与最近发布的其他限值一致，在某些假设下，更严重地将推定的无菌中微子的可能衰变特征限制为两倍，但不能完全排除。

参考：Dominic Sicilian，Nico Cappelluti，Esra Bulbul，Francesca Civano，Massimo Moscetti和Christopher S. Reynolds的“探测3.5 keV线的银河系暗物质晕”，天体物理学杂志。DOI：
10.3847 / 1538-4357 / abbee9

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