宇宙中星系間的氣體比它應(yīng)該的溫度要高一點(diǎn) “暗光子”可能是罪魁禍?zhǔn)?/h1>
2025-12-10 02:44:15 [時(shí)尚] 來源：桑間濮上網(wǎng)
一個(gè)中心有大量暗物質(zhì)（紫色覆蓋層）的星系。（圖片來源：NASA Goddard）
（神秘的宇宙應(yīng)該地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（Paul Sutter）：觀測表明，我們宇宙中的中星星系間氣體比它應(yīng)該的溫度要高一點(diǎn)。
最近，系間一組天體物理學(xué)家利用復(fù)雜的氣的溫度高點(diǎn)計(jì)算機(jī)模擬提出了一個(gè)徹底的解決方案：一種被稱為“暗光子”的奇特形式的暗物質(zhì)可能正在加熱這個(gè)地方。
這些奇怪的體比粒子將是一種新的第五種自然力的載體，這是魁禍正常物質(zhì)所不經(jīng)歷的，但偶爾這些暗光子會(huì)翻轉(zhuǎn)它們的暗光子身份，成為常規(guī)光子，宇宙應(yīng)該提供熱源。中星
感覺中立
我們可以通過使用被稱為萊曼阿爾法森林的系間觀測星系間氣體來發(fā)現(xiàn)這樣的暗光子。當(dāng)我們觀察到來自遙遠(yuǎn)明亮物體的氣的溫度高點(diǎn)光時(shí)，比如類星體（由遙遠(yuǎn)星系中心的體比黑洞提供能量的發(fā)光物體），來自遙遠(yuǎn)物體的魁禍光在原本平滑的光譜中存在一系列空隙。
這就是暗光子為什么：光必須穿過數(shù)十億光年的氣體才能到達(dá)我們。偶爾，光會(huì)穿過相對(duì)密集的中性氫束——一種由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成的氫束，并滲透到整個(gè)宇宙的氣體云中。
大部分光將不受影響地通過，但一種非常特定波長的光將被吸收。該波長對(duì)應(yīng)于將電子從氫原子內(nèi)部的第一能級(jí)撞擊到第二能級(jí)所需的能量差。
當(dāng)天文學(xué)家觀察來自該物體的光時(shí)，除了特定能量躍遷波長處的間隙（稱為萊曼-阿爾法線）外，它在其他方面看起來并不起眼。
來自遙遠(yuǎn)物體的光將穿過多個(gè)云和中性氫束。宇宙的膨脹導(dǎo)致間隙紅移到不同的波長，新的間隙出現(xiàn)在不同的波長上，這取決于到特定氣體云的距離。這樣做的最終結(jié)果是“森林”：光譜中的一系列線條和空隙。
這里很熱
這些萊曼-阿爾法間隙也可以用來測量每個(gè)氣體云的溫度。如果中性氫完全靜止，那么間隙將呈現(xiàn)為一條令人難以置信的細(xì)線。但是如果單個(gè)分子在運(yùn)動(dòng)，那么由于這些分子的動(dòng)能，間隙會(huì)變大。氣體越熱，分子的動(dòng)能越多，間隙越寬。
在11月發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）雜志上的一篇論文中，一組天體物理學(xué)家指出，通過使用這種方法，散布在星系之間的氣體云似乎有點(diǎn)過熱。對(duì)這些氣體云演化的計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測，它們比我們觀察到的要冷一點(diǎn)，所以也許有什么東西在加熱那些目前在我們的天體物理模擬中沒有考慮到的云。
研究作者聲稱，這種差異的一種可能解釋是宇宙中存在“暗光子”。這是一種非常假設(shè)的暗物質(zhì)，一種神秘的、看不見的物質(zhì)，約占宇宙總質(zhì)量的80%，但似乎不與光相互作用。
由于天文學(xué)家目前還不了解暗物質(zhì)的身份，因此該領(lǐng)域?qū)τ谒赡苁鞘裁从泻艽蟮目赡苄浴Ｔ谶@個(gè)模型中，暗物質(zhì)不是由不可見的粒子（例如電子的幻影版本）構(gòu)成的，而是由一種新的力載體（即，介導(dǎo)其他粒子之間相互作用的一種粒子。
溫暖而模糊的黑暗
我們熟悉的光子是電磁力的載體，它創(chuàng)造了電、磁和光。暗光子將成為一種新的自然力量的力量載體，這種力量在通常情況下不會(huì)以通常的尺度運(yùn)行（例如，在我們的實(shí)驗(yàn)室或太陽系內(nèi)，否則我們就已經(jīng)觀測到了）。
根據(jù)研究作者的說法，暗光子的質(zhì)量仍然很小，因此它們?nèi)匀豢梢越忉尠滴镔|(zhì)。此外，由于它們是力載體，它們也可能相互作用，并與其他潛在的暗物質(zhì)粒子相互作用。在天體物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)研究的模型中，暗光子還有一個(gè)妙招：它們偶爾會(huì)變成常規(guī)光子。
從物理學(xué)的角度來說，暗光子可以與常規(guī)光子“混合”，很少交換身份。當(dāng)他們這樣做時(shí)，新創(chuàng)建的光子繼續(xù)做常規(guī)光子總是做的事情：加熱物體。研究人員首次對(duì)宇宙的演化進(jìn)行了模擬，包括這些鬼鬼祟祟的變形暗光子的影響。他們發(fā)現(xiàn)，暗光子質(zhì)量和轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則光子的概率的特定組合可以解釋加熱差異。
對(duì)于暗光子的存在，這一結(jié)果遠(yuǎn)非一蹴而就。一系列的可能性也可以解釋萊曼阿爾法結(jié)果，比如不準(zhǔn)確的觀測或?qū)π窍抵g（正常）天體物理加熱的理解。但這是一條有趣的線索，其結(jié)果可以作為繼續(xù)探索這一奇異想法可行性的跳板。 (責(zé)任編輯：百科)
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最近，系間一組天體物理學(xué)家利用復(fù)雜的氣的溫度高點(diǎn)計(jì)算機(jī)模擬提出了一個(gè)徹底的解決方案：一種被稱為“暗光子”的奇特形式的暗物質(zhì)可能正在加熱這個(gè)地方。
這些奇怪的體比粒子將是一種新的第五種自然力的載體，這是魁禍正常物質(zhì)所不經(jīng)歷的，但偶爾這些暗光子會(huì)翻轉(zhuǎn)它們的暗光子身份，成為常規(guī)光子，宇宙應(yīng)該提供熱源。中星
感覺中立
我們可以通過使用被稱為萊曼阿爾法森林的系間觀測星系間氣體來發(fā)現(xiàn)這樣的暗光子。當(dāng)我們觀察到來自遙遠(yuǎn)明亮物體的氣的溫度高點(diǎn)光時(shí)，比如類星體（由遙遠(yuǎn)星系中心的體比黑洞提供能量的發(fā)光物體），來自遙遠(yuǎn)物體的魁禍光在原本平滑的光譜中存在一系列空隙。
這就是暗光子為什么：光必須穿過數(shù)十億光年的氣體才能到達(dá)我們。偶爾，光會(huì)穿過相對(duì)密集的中性氫束——一種由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成的氫束，并滲透到整個(gè)宇宙的氣體云中。
大部分光將不受影響地通過，但一種非常特定波長的光將被吸收。該波長對(duì)應(yīng)于將電子從氫原子內(nèi)部的第一能級(jí)撞擊到第二能級(jí)所需的能量差。
當(dāng)天文學(xué)家觀察來自該物體的光時(shí)，除了特定能量躍遷波長處的間隙（稱為萊曼-阿爾法線）外，它在其他方面看起來并不起眼。
來自遙遠(yuǎn)物體的光將穿過多個(gè)云和中性氫束。宇宙的膨脹導(dǎo)致間隙紅移到不同的波長，新的間隙出現(xiàn)在不同的波長上，這取決于到特定氣體云的距離。這樣做的最終結(jié)果是“森林”：光譜中的一系列線條和空隙。
這里很熱
這些萊曼-阿爾法間隙也可以用來測量每個(gè)氣體云的溫度。如果中性氫完全靜止，那么間隙將呈現(xiàn)為一條令人難以置信的細(xì)線。但是如果單個(gè)分子在運(yùn)動(dòng)，那么由于這些分子的動(dòng)能，間隙會(huì)變大。氣體越熱，分子的動(dòng)能越多，間隙越寬。
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