一種假想暗物質粒子,可能存於中子星周圍濃霧

2024-11-01 13:33:00    編輯: Emma stein
導讀 看不見卻存在感極度強烈的暗物質要去宇宙哪裡才找得到?一篇新研究指出,被稱為軸子的假想暗物質粒子可能聚集在中子星周圍濃霧,甚至有機會被望遠鏡探測到。 暗物質是因不發出光或其他電磁輻射、所以無法直接觀測...


看不見卻存在感極度強烈的暗物質要去宇宙哪裡才找得到?一篇新研究指出,被稱為軸子的假想暗物質粒子可能聚集在中子星周圍濃霧,甚至有機會被望遠鏡探測到。

暗物質是因不發出光或其他電磁輻射、所以無法直接觀測的神祕物質,佔據宇宙質量約 27%,科學家僅透過重力效應推斷暗物質存在。

軸子(axion)是其中一種暗物質候選粒子,質量極微小,與其他物質相互作用很弱,但當它們堆積到一定質量範圍,預計行為將與暗物質完全相同,並產生明顯重力效應。雖然軸子目前純粹為假想粒子,但若找到它們,我們就可以解決宇宙學許多謎團,包括暗物質身份。

理論上,軸子於強磁場環境容易衰變成光子對,於是一些科學家想到中子星與脈衝星。這些死亡恆星擁有令人難以置信的強大磁場,阿姆斯特丹大學物理學家 Dion Noordhuis 團隊去年曾發表一篇,指出脈衝星磁層局部區域每分鐘能產生高達 50 位數軸子,當軸子遠離中子星,可以共振轉變為光子,導致中子星亮度比原本高一些。

雖然分析許多脈衝星後未能偵測到任何額外光,並不代表軸子不存在,而是說若存在軸子,它們產生的訊號會受到更嚴格限制。

根據 Dion Noordhuis 團隊新分析,被中子星、脈衝星極端引力捕捉的軸子會隨時間推移聚集在恆星周圍緻密雲,且密度非常高,以至於產生可被檢測特徵,比如脈衝星無線電頻譜的連續訊號,其頻率對應於軸子質量。

一旦軸子雲形成,就會有大量軸子轉化為光粒子,以無線電波形式產生強大觀測特徵,雖然研究人員仍未找到脈衝星周圍存在軸子雲證據,即使檢測到軸子可能也無法順利解釋暗物質,但這項研究為我們提供了尋找神祕粒子新方法。

發表在《Physical Review X》期刊。

(首圖來源:)

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