巨大的“El Gordo”星系团暗示暗物质会自行撞击

【彩奇分享】

“El Gordo”是已知存在的最庞大的星系团之一。如果暗物质是自相互作用的，那么它有一些奇怪的性质可以解释。（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局、欧空局、J.Jee（加州大学戴维斯分校）、J.Hughes（罗格斯大学）、F.Menanteau（罗格s大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）、C.Sifon（莱顿天文台）、R.Mandelbum（卡内基梅隆大学）、L.Barrientos（智利Catolica大学）和K.Ng（加州大学Davis分校））

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Robert Lea）：如果宇宙中最神秘的物质暗物质能够与自身碰撞，那么在一个由合并星系组成的大质量星系团中的奇怪行为就可以得到解释。然而，目前最受欢迎的宇宙学模型是冷暗物质（CDM）模型，它表明暗物质不是自相互作用的，因为它不与光相互作用，所以实际上是不可见的。

为了弄清这个难题的真相，意大利国际科学院天体物理学和宇宙学小组的研究人员开始模拟大质量星系团“El Gordo”（西班牙语的字面意思是“胖子”）内发生的事情。它距离地球大约70亿光年。

这一模拟揭示了碰撞星系的超星系团的物理性质——其质量相当于300亿个太阳，官方命名为ACT-CL J0102-4915——可以用CDM的替代理论来解释。这种替代理论被称为自相互作用暗物质（SIDM）模型。

顾名思义，这个模型假设，无论暗物质由什么组成，物质都可以与自身碰撞和相互作用。如果宇宙由SIDM模型准确描述，这将意味着暗物质粒子可以与自己交换能量。

一个“胖”暗物质实验室

暗物质既不与光相互作用，也不与可见物质相互作用，这一事实告诉科学家，暗物质不可能由电子、质子和中子组成的原子组成。这些是组成恒星、行星、卫星和我们身体的部分。这些粒子共同是重子家族的一部分，因此日常物质在技术上被称为“重子物质”。

暗物质与引力相互作用，因此它对空间结构的影响可以影响重子可见物质和光。这就是科学家们推断暗物质存在的方式。然而，暗物质给物理学带来了一个大问题。暗物质粒子的数量远远超过重子粒子至少5比1，可能高达9比1，这意味着我们在宇宙中看到的物质只是其实际含量的一小部分。

团队负责人、SISSA科学家Riccardo Valdarini在一份声明中表示：“根据目前公认的标准宇宙学模型，目前宇宙的重子物质密度只能占其总物质含量的10%。其余90%以暗物质的形式存在。”。“人们普遍认为，这种物质是非生物的，由冷的无碰撞粒子组成，这些粒子只对重力有反应。

“然而，仍有一些观测结果尚未使用标准模型进行解释。”

根据盛行的冷暗物质模型显示宇宙演化的图表。对El Gordo的观测可能会使该模型受到质疑（图片来源：uux.cn/NASA/LAMBDA档案馆/WMAP科学团队）

El Gordo由两个独立的星系亚簇组成，它们以每小时数百万英里的速度碰撞。它是如此遥远，以至于人们看到的是宇宙还不到目前年龄一半时的样子。瓦尔达尼解释说，像2012年发现的El Gordo这样巨大而巨大的结构为研究潜在的SIDM模型提供了完美的宇宙实验室。

瓦尔达尼说：“这些是大质量的星系团，巨大的宇宙结构，在碰撞时决定了自大爆炸以来最具能量的事件。”。“El Gordo是我们所知道的最大星系团之一。由于其独特性，El Gordo一直是众多理论和观测研究的主题。”

宇宙学标准模型的一个问题

CDM标准宇宙学模型表明，当星系团中的星系碰撞和合并时，这种事件的气体成分应该与暗物质成分不同，作为最初释放的能量的一部分消散。

瓦尔达尼解释道：“这就是为什么碰撞后，气体质量密度的峰值将落后于暗物质和星系的峰值。”。

SIDM模型表明，在这些碰撞过程中会发生一些不同的事情。在这个模型中，最大暗物质质量密度的点（被称为“暗物质质心”）与碰撞星系的其他质量成分之间存在物理分离。El Gordo的观测似乎表明，这正是SIDM的特征。

这张El Gordo星系团的照片结合了ESO超大望远镜拍摄的图像、SOAR望远镜的图像和NASA钱德拉X射线天文台的X射线观测结果。（图片来源：uux.cn/ESO/SOAR/NASA）

声明：本文内容仅代表作者个人观点，与本站立场无关。如有内容侵犯您的合法权益，请及时与我们联系，我们将第一时间安排处理