據國外媒體報道,在一項星系團研究中,天文學家利用美國航空航天局(NASA)的錢德拉X射線天文台和歐洲空間局(ESA)的XMM-牛頓衛星,發現了一個神秘的X射線信號。
一個有趣的猜測認為,這些X射線是來自惰性中微子的衰變。惰性中微子被認為是暗物質的候選,不參加除引力之外的任何相互作用。
儘管這種猜測令人興奮,但探測結果還需要更多數據的支持,才能排除其他可能的解釋,以確認是否發現了暗物質。
天文學家認為,暗物質占宇宙物質的85%,但並不會像“正常”的物質如質子、中子和電子等——它們組成了行星、恆星和星系中存在的那些我們熟悉的元素——那樣釋放或吸收光線。因此,科學家需要採用間接的方法來尋找暗物質的線索。
由錢德拉X射線天文台和XMM-牛頓衛星獲得的最新數據包含一個未經確認的X射線發射譜線,即一個波長十分特殊的高強度X射線峰。
天文學家在英仙座星系團探測到了這個譜線,在利用XMM-牛頓衛星進行的對73個其他星系團的聯合研究中,天文學家也發現了這一譜線。
“我們知道暗物質的解釋風險很大,但如果我們押對了,回報將非常巨大,”研究負責人、哈佛-史密森天體物理中心的Esra Bulbul說,“因此我們將繼續驗證這一假說,看看能得到些什麼。”
研究者提出,這一譜線可能是惰性中微子衰變所留下的痕跡。惰性中微子是一種理論上的中微子,不參加除引力以外的任何相互作用。有些科學家認為,惰性中微子至少可以部分地解釋暗物質。
“我們還需要進行大量的工作,才能有信心宣佈發現了惰性中微子,”論文合著者、來自NASA戈達德太空飛行中心的馬克西姆·馬克維奇(Maxim Markevitch)說,“但僅僅是這一絲的可能性就令我們十分興奮。”
不確定的原因之一是,對這一譜線的探測幾乎將兩個探測器在靈敏度上推到了極限。而且,如果該X射線譜線被證實的話,也有其他可能的解釋。星系團中的普通物質也有可能產生這樣的譜線,儘管研究團隊分析認為,這涉及到一些不大可能發生的星系團物理條件的改變,以及極熱氣體原子物理學特性的變化。
研究人員指出,即使惰性中微子的解釋成立,他們的探測結果也不能表明所有的暗物質都是由惰性中微子組成。
“我們的下一步工作是整合錢德拉X射線天文台和JAXA(日本宇宙航空研究開發機構)朱雀衛星(Suzaku)的數據,看下是否發現了同樣的X射線信號,”論文合著者,同樣來自哈佛-史密森天體物理中心的亞當·福斯特(Adam Foster)說,“對於這些數據的含義,外界有許多觀點。
我們或許得等到Astro-H(JAXA正在研發的X射線天文衛星)發射之後才能獲得定論,這顆衛星上裝有新型的X射線探測器,可以更加精確地測定這一譜線。”
由於對結果感到十分興奮,研究者們在向《天體物理學雜誌》(Astrophysical Journal)投稿之後,還在開放獲取的arXiv數據庫上傳了論文。這是一個論壇,允許科學家在論文被同行評議的期刊接收之前,對論文先進行探討。
這篇論文引發了熱議,有55篇新的論文已經引用了其內容,大部分都是有關這一X射線譜線是否可能是暗物質證據的討論。一些文章闡述了惰性中微子的解釋,另一些則提出可能發現了不同類型的暗物質候選粒子,如軸子(axion)。
在Bulbul等人將論文上傳到arXiv後才一周,荷蘭萊頓大學的Alexey Boyarsky研究組也在arXiv上提交了一篇論文,描述了在XMM-牛頓衛星對M31星系及英仙座星系團外圍的觀測中,出現的一個發射譜線。這一結果顯示,譜線是真實存在的,並不是儀器誤差。
