遥远的星系和暗物质的真实本质 _暗物质粒子

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【遥远的星系和暗物质的真实本质】
在螺旋星系的中心——那些离我们很近但也有数十亿光年远的——有一个由暗物质粒子组成的巨大球形区域。这个区域有两个决定性的特征：密度在一定半径范围内是恒定的，随着时间的推移会惊人地扩大，而密度会降低。
在螺旋星系的中心——那些离我们很近但也有数十亿光年远的——有一个由暗物质粒子组成的巨大球形区域。这个区域有两个决定性的特征：密度在一定半径范围内是恒定的，随着时间的推移会惊人地扩大，而密度会降低。这表明构成暗物质晕的基本粒子与构成普通物质的基本粒子——质子、电子、中子和光子之间存在直接相互作用。我们预计这一假设与当前用于描述宇宙的流行理论（称为 Lambda-冷暗物质）直接冲突，该理论假定冷暗物质的粒子是惰性的，除了引力之外不与任何其他粒子相互作用。

这些重要的发现已经在最近发表在《天文学和天体物理学》杂志上的一项新研究中得到了报道，该研究研究了大约 70 亿光年之外的大量遥远星系。这项研究由 SISSA 的 Gauri Sharma 和 Paolo Salucci 以及维也纳大学的 Glen Van de Ven 进行，重新审视了现代物理学最大的谜团之一。根据作者的说法，这项新研究代表了我们对暗物质的理解向前迈进了一步，暗物质是我们宇宙中难以捉摸的元素，它已根据其对天体的可证明影响进行了理论化，但尚未直接得到证实。尽管在专门的地下实验室中为此目的进行了许多有针对性的天体物理观测和实验，但情况仍然如此。

研究遥远星系中的暗物质
暗物质约占宇宙质量的 84%：“它在整个星系中的主要存在源于恒星和氢气的运动，就好像受到一种不可见元素的控制一样” ， Gauri Sharma 解释说。到目前为止，研究它的尝试主要集中在我们自己附近的星系上：“然而，在这项研究中， ”她解释说， “我们第一次试图观察和确定螺旋星系的质量分布与附近星系的形态相同，但距离更远，因此早了大约 70 亿年。这个想法本质上是，像我们这样的螺旋星系的这些前身可以提供基本线索，了解处于神秘核心的粒子的性质。暗物质。 ” 保罗·萨鲁奇补充说：“密度恒定的区域。 ”在检查附近星系的研究中已经观察到了这一特征，其中一些也是 SISSA 的工作。

然而，新的研究表明，在所谓的“宇宙学标准模型”的背景下，这个中心区域有一些完全出乎意料的东西。夏尔马说：“由于附近和遥远的螺旋星系的性质之间的对比——也就是说，今天的星系和它们在 70 亿年前的祖先之间，我们可以看到不仅有一个无法解释的区域具有恒定的密度暗物质，而且它的尺寸随着时间的推移而增加，好像正在经历一个不断膨胀和稀释的过程。 ” 如果暗物质粒子没有相互作用，这一证据就很难解释，就像 Lambda-CDM 模型中所假设的那样。 “在我们最近发表的研究中， ”夏尔马说， “普通物质，随着时间的推移，它会慢慢地从银河系中心向外建立一个密度一致的区域。 ”但还有更多。

一项新的 SISSA 研究表明，在螺旋星系的中心有一个由暗物质粒子组成的巨大球形区域，在该区域中，构成暗物质晕的基本粒子与构成普通物质的基本粒子之间发生了直接相互作用。
一个缓慢但不可阻挡的过程
令人惊讶的是，上述具有恒定密度的区域会随着时间的推移而扩大。这是一个非常缓慢的过程，但却是不可阻挡的。一种可能的解释？最简单的是，在星系形成之初，球状晕中暗物质的分布与 Lambda-CDM 理论预测的一样，中心有一个密度峰值。后来，星系盘螺旋星系形成的特征是，周围环绕着极其密集的暗物质粒子光环。随着时间的推移，我们所假设的相互作用的影响意味着这些粒子被恒星捕获或被驱逐到银河系的外围。这个过程将在暗物质晕内产生一个密度一致的球形区域，随着时间的推移，尺寸按比例增加，最终达到银河星盘的尺寸，如天文学和天体物理学中的文章所述。 “研究结果对描述暗物质粒子（除了 Lambda-CDM）的替代方案提出了重要问题，例如暖暗物质、自相互作用暗物质和超轻暗物质。

遥远的星系和暗物质的真实本质

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