宇宙正在發(fā)燒 科學(xué)家猜測(cè)可能和暗物質(zhì)有關(guān) 銀河系也受影響

回首宇宙的起源，我們發(fā)現(xiàn)它在138億年前由一場(chǎng)神秘的奇點(diǎn)爆炸產(chǎn)生，接著漫長(zhǎng)的億萬(wàn)年里，宇宙漸漸冷卻，同時(shí)各種基本粒子開(kāi)始涌現(xiàn)。這些粒子相互組合，創(chuàng)造了多彩多樣的物質(zhì)，隨著引力的作用，它們匯聚成了我們今天所見(jiàn)的恒星和星系。在星系之間，廣袤的空間中存在著大量星際氣體云。然而，近來(lái)的一項(xiàng)觀測(cè)結(jié)果卻揭示了一個(gè)出人意料的情況，星系間的氣體溫度似乎比理論模擬的溫度要高一些。理論上，現(xiàn)今宇宙的溫度應(yīng)該趨于穩(wěn)定，但似乎宇宙現(xiàn)在正處于一種微弱的“發(fā)熱”狀態(tài)�？茖W(xué)家猜測(cè)，這個(gè)謎之熱源可能與暗物質(zhì)中的暗光子有關(guān)。

暗物質(zhì)的概念首次提出可以追溯到上世紀(jì)30年代，當(dāng)時(shí)瑞士天文學(xué)家Fritz Zwicky觀測(cè)到星系內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)速度明顯超出了根據(jù)可見(jiàn)質(zhì)量計(jì)算的速度。他提出，宇宙中可能存在一種不為人類所見(jiàn)的物質(zhì)，這種物質(zhì)通過(guò)引力影響星系的軌跡，被稱為“暗物質(zhì)”。

暗物質(zhì)的真正本質(zhì)依然未知，也不清楚它是如何誕生的。盡管如此，通過(guò)研究恒星的運(yùn)動(dòng)以及星團(tuán)內(nèi)的星系運(yùn)動(dòng)，天文學(xué)家一致認(rèn)為，暗物質(zhì)在宇宙中占據(jù)著相當(dāng)大的比例。

有一種假說(shuō)認(rèn)為，暗光子就是暗物質(zhì)的一種形態(tài)。這些暗光子對(duì)宇宙產(chǎn)生了一種微弱的加熱效應(yīng)，而在某些特殊條件下，它們可能會(huì)轉(zhuǎn)化為常規(guī)粒子，同時(shí)釋放額外的熱量。

觀測(cè)暗物質(zhì)一直是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因?yàn)榘滴镔|(zhì)幾乎不與光發(fā)生相互作用，只能通過(guò)引力異常來(lái)推斷其存在。不過(guò)，暗光子有點(diǎn)不同，科學(xué)家認(rèn)為，通過(guò)分析星系間氫氣發(fā)射線中的萊曼-阿爾法森林，我們或許可以找到暗光子的蛛絲馬跡。

在宇宙中，類星體是最明亮的天體之一，通常距離我們的太陽(yáng)系非常遙遠(yuǎn)。從類星體發(fā)出的光經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的星際旅程才抵達(dá)地球。在這個(gè)過(guò)程中，光子會(huì)遇到星系間物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)吸收光子，產(chǎn)生一系列吸收線，特別是在氫的萊曼α發(fā)射線的短波側(cè)會(huì)形成密集的吸收線群，被稱為萊曼-阿爾法森林。

這些吸收線的產(chǎn)生原因在于光子穿越星系間的中性氫云團(tuán)時(shí)，會(huì)遇到密度較大的中性氫云。雖然大部分光子能夠穿過(guò)而不受影響，但具有特定波長(zhǎng)的光子會(huì)被吸收，導(dǎo)致光譜中出現(xiàn)缺失的吸收線。

這些光子在傳播到地球的過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)多個(gè)中性氫云團(tuán)，同時(shí)由于宇宙在不斷膨脹，這些云團(tuán)的吸收線將發(fā)生紅移，使吸收線出現(xiàn)在不同的波長(zhǎng)上，形成一系列密集的吸收線。當(dāng)中性氫云團(tuán)的溫度較低時(shí)，產(chǎn)生的吸收線會(huì)呈細(xì)長(zhǎng)的條紋，但當(dāng)云團(tuán)內(nèi)部的粒子劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，溫度升高，吸收線則變得寬廣。通過(guò)觀察這些吸收線的狀態(tài)，科學(xué)家可以測(cè)量星際氣體云的溫度。

利用這種方法，研究人員對(duì)星際氣體云的溫度進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果表明實(shí)際溫度要高于計(jì)算機(jī)模擬的溫度。這顯示出宇宙中存在一種未曾觀測(cè)到的熱源，而這一謎之熱源很可能來(lái)自暗光子。

正常光子在宇宙中傳播電磁力，創(chuàng)造電和光，但暗光子的性質(zhì)截然不同。暗光子可能攜帶一種未知的基本相互作用力，這種相互作用力運(yùn)作在我們目前所熟知的尺度和空間之外。

盡管暗物質(zhì)不易觀測(cè)，但它們具有質(zhì)量，也是力的傳遞者。雖然它們與常規(guī)物質(zhì)不發(fā)生相互作用，但卻會(huì)與其他類型的暗物質(zhì)粒子發(fā)生相互作用。在特定條件下，這些暗光子可能會(huì)突然轉(zhuǎn)化為低頻光子，并與真正的常規(guī)光子混合在一起，表現(xiàn)出常規(guī)光子的特性，同時(shí)釋放額外的熱量。

通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬宇宙的演化，研究人員發(fā)現(xiàn)，如果考慮暗光子的轉(zhuǎn)化，這可以很好地解釋觀測(cè)到的星際氣體溫度，但這僅僅是一個(gè)猜想，還有其他合理的解釋。

目前，我們對(duì)于暗物質(zhì)幾乎一無(wú)所知，但存在大量的證據(jù)表明它可能真實(shí)存在。例如，根據(jù)理論，銀河系外圍恒星的公轉(zhuǎn)速度應(yīng)該比內(nèi)部慢，才能保持星系的穩(wěn)定。然而，實(shí)際速度卻明顯高于預(yù)測(cè)值，如果沒(méi)有暗物質(zhì)的存在，銀河系早已解體。

了解暗物質(zhì)對(duì)人類來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。它可能像過(guò)去的“以太”一樣不存在，也可能對(duì)宇宙的演化和人類理論產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。正因如此，我們對(duì)宇宙中的這一奧秘充滿了好奇和探索的決心。