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NASA的旅行一号探测器 正在星际空间中开启寻找暗物质的大门

时间:2020-08-29 21:02:02

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NASA的旅行一号探测器 正在星际空间中开启寻找暗物质的大门

9月3日,美国宇航局宣布旅行者一号探测器(Voyager-1)成为首个冲出太阳系的人类飞行器,现在它正在星际空间中巡航,它发送给地球的原始宇宙射线数据,让研究人员能够对宇宙的外来暗物质有了更新的理解。

据福布斯网站7月10发布的消息,科学家经过对长达40年飞行历史的旅行者一号探测器发送的宇宙射线探测的分析,除了目前无法探测的太阳风顶外,目前还没有发现暗物质的证据。这个调查结果于上月底在法国格勒诺布尔举行的CRISM 宇宙射线和星际空间会议上公布。

旅行者-1的概念图。图片来源:NASA / JPL-CALTECH

研究人员推测,如果有证据表明存在某种暗物质相互作用,他们就会看到密度更高的低能量宇宙射线,分析的目标是测量与星际宇宙射线背景相比过多的宇宙射线。

加州理工学院物理学家艾伦卡明斯在会上表示:在我最疯狂的梦想中,我现在还不确定旅行者号上的宇宙射线系统(CRS)仪器与暗物质的关系,宇宙射线探测器专门设计用于寻找银河宇宙射线。也就是只能在太阳系外探测到的低能宇宙射线。

银河系的宇宙射线被困在银河系的球形磁场中,反过来这个磁场又是由磁性结构组成的湍流。正是这些磁性结构被认为可以分散我们星系内的宇宙射线。虽然一些宇宙射线可能与暗物质有关,但大多数宇宙射线被认为起源于超新星的残余。

1977年至2030年的旅行行者-1号的轨迹图,来源:NASA

事实上宇宙射线根本不是射线,而是带电的元素粒子,有时会以接近光速的速度移动。令人惊讶的是,他们正在帮助研究人员更好地了解暗物质的更低的质量极限。自从1933年瑞士天文学家弗里茨·兹威基在后发座星团中发现暗物质以来,暗物质在星系和星系团中的存在已基本得到证实。标准宇宙学模型已经做出预测,宇宙中大约85%的物质是由暗物质组成的。

最受关注的理论是暗物质粒子长期以来一直是弱相互作用的重粒子,一种仅与标准正常物质粒子弱相互作用的粒子。虽然旅行者一号的宇宙射线数据可能指向大质量弱相互作用的粒子,但到目前为止它还没有找到任何证据。

暗物质粒子在粒子加速器和直接探测实验中能够被积极地捕获。但另一种策略是通过宇宙射线寻找银河系中暗物质的特征。这个想法是,至少一些存在于星系中的暗物质粒子会湮灭成粒子 - 反粒子对。但反物质很少见。

或者暗物质可能是由微观的黑洞制成。它们无处不在,甚至在太阳系内部一个地球 到太阳距离的理论间隔中。萨拉蒂说,微观的黑洞不会比氙核元素核大。但它们将拥有令人难以置信的如珠穆朗玛峰般的巨大引力。

霍金曾经有个想法,量子效应会导致黑洞不断蒸发,理论上这种蒸发会将所有微观的黑洞转换成宇宙射线。所以研究旅行者一号数据的新的想法寻找发射射线的黑洞的蒸发 ,电子和正电子。

但如果他们只被一个地球到太阳的距离隔开,为什么至今我们没有观察到它们呢?卡明斯希望旅行者一号可以继续发送此类宇宙射线数据直到。只要航天器燃料能够继续推进航程,科学家的暗物质搜索将会继续下去。

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