哈佛-史密森纳天体物理中心 由两个大星系团碰撞形成的星系团的合成图像
发出热x光的气体显示为粉红色,暗物质(根据其重力影响推断)显示为蓝色
天文学家利用钱德拉x光档案数据来限制宇宙中神秘暗物质由无菌中微子组成的可能性
信用:x光:美国国家航空航天局/CXC/中央空军/海军
马克维奇等人
;光学:NASA/STScI;麦哲伦/U
亚利桑那/D
Clowe等人
;透镜地图:NASA/STScI;WFI职工持股会;麦哲伦/U
亚利桑那/D
Clowe等人
就目前所知,宇宙中大约85%的物质既不发光,也不发出任何其他已知的辐射,因此被称为暗物质
它的另一个显著特点是它只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“黑暗”,因为它是神秘的
它不是由原子或它们通常的成分(如电子和质子)或任何其他已知的基本粒子组成的
因为暗物质是宇宙中物质的主要成分,它的分布和引力深刻地影响了星系结构的演化以及宇宙微波背景辐射的分布
事实上,从两种完全不同的宇宙结构——星系和微波背景——独立得出的关键宇宙参数值(如宇宙的膨胀速率)之间的惊人一致,为需要暗物质扮演重要角色的大爆炸模型提供了依据
物理学家试图想象符合已知宇宙定律的新型粒子来解释暗物质,但迄今为止没有一个得到证实
一种新粒子的诱人可能性是所谓的“无菌中微子”
“目前已知有三种中微子
它们都通过重力和弱力(自然界四种力中最弱的一种)与物质相互作用
所有的粒子最初都被认为是没有质量的,就像光子一样,但是大约二十年前物理学家发现它们确实有轻微的质量——大约比一个电子的质量小一百万倍,但是仍然足以给物理学所谓的粒子标准模型带来致命的问题
一个可能的解决方案是存在一个更大质量的中微子,可能大一千倍,被称为“无菌中微子”,因为它不会通过弱力相互作用
从未被发现
天文学家意识到,如果暗物质是由无菌的中微子组成的,那么当这些粒子偶尔衰变时,它们可以发出可探测的x光光子
大约七年前,x光天文学家报告发现了一种奇怪的、微弱的x光光谱发射特征,来自暗物质盛行的星系团
他们认为这个特征可能是无菌中微子的特征
在随后的几年里,有许多人试图证实这一发现,或者将其归因于仪器或其他非天文效应,但成功的例子并不多
中国天文学会天文学家埃斯拉·布尔布尔布尔和弗朗西丝卡·西瓦诺及其同事现已完成了对钱德拉x光天文台数据的广泛档案研究,寻找这一难以捉摸的特征
他们没有发现这一点,但是他们的新分析,与最近发表的其他限制一致,在某些假设下,更严格地限制了假定无菌中微子的可能衰变特性,限制因子为2,但不能完全排除
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