穿過太陽系的星流或含大量暗物質,科學家:「暗物質颶風」撲向地球

作者 | 發布日期 2018 年 11 月 19 日 18:57 | 分類 天文 , 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly

去年,天文學家發現了路徑與太陽系交會的 S1 星流;現在西班牙科學家進一步分析後發現,這道星流可能以每秒 500 公里的速度吹出暗物質,直撲地球而來。



星流(stellar streams)是指某些球狀星團或小星系(通常是矮星系)靠近另一個巨大星系時,被後者強大的潮汐作用拉扯瓦解,最終變形成圍繞巨大星系運動的鏈狀結構(如下圖)。

(Source:NASA

歐洲太空總署蓋亞衛星(Gaia)數據在去年確定了 S1 星流(S1 stream)之存在,約 30,000 顆恆星的化學成分與銀河系恆星不同,以橢圓形路徑繞著銀河系。目前銀河系已有約 30 個已知星流,比如大角星流、麥哲倫星流、人馬座星流、珍珠星流、帕羅馬 5 星流等,有些還非常巨大,如果你從銀河系外經過,可以直接看見它們。

但 S1 星流特別之處,在於它是第一個路徑與太陽系交會的星流,科學家因此開始陸續投入研究。現在由西班牙沙拉哥薩大學理論物理學家 Ciaran O’Hare 領導的新論文指出,S1 星流或許可以協助揭開暗物質祕密。

首先,雖然 S1 星流與太陽系交會,但不用擔心星流內的恆星或碎片會掃到我們,它們離我們仍有段距離,且太陽系內的生活環境或行星系統並不受這條星流的物理運動影響。

不過天文學家非常確定暗物質可以做為矮星系的「支架」,理論認為矮星系由暗物質結合而成,因此 S1 星流儘管已經是被撕裂的矮星系,但應該仍包含一定比例的暗物質,最新研究模擬便發現,這股星流可能會以每秒 500 公里的速度將暗物質吹向地球,有如一股「暗物質颶風」。

那麼到時候,我們也許終於有機會趁大量暗物質粒子穿過我們時,一舉發現它們蹤跡。

暗物質不會對我們造成影響

雖然現有的暗物探測儀器看起來都沒有發揮作用,有可能是設計錯誤,也可能是尋找對象錯誤,畢竟科學家有充分理由相信暗物質存在,但沒人確信它的真實成分,是暗物質最有希望的候選者「大質量弱交互作用粒子」(WIMP)?可能存在於星系暈的暗物質「暈族大質量緻密天體」(massive compact halo object,MACHO)?抑或還有其他未知粒子?

如果 WIMP 存在,我們應該能夠趁著暗物質大範圍撲來、並與電子或原子核碰撞時探測成功;如果暗物質是一種比 WIMP 更輕的粒子,稱為軸子(axion),那麼到時候暗物質颶風的影響會更明顯。

這篇論文計算了 S1 星流暗物質如何影響幾個即將建成的暗物質探測器。當然,不用擔憂暗物質颶風會殘害到我們,很可能現在就有暗物質從你旁邊流過但你察覺不到,對科學家來說,這股暗物質颶風只不過可能導致探測器數據出現局部峰值,幫助研究暗物質的科學家發現線索。

新論文發表在《Physical Review D》期刊。

(首圖來源:NASA/Jon Lomberg,Physics

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