黑洞或成寻找暗物质的“实验室”
发布时间: 2015-06-30 浏览次数: 67

 

 

 

        美国国家航空航天局(NASA)最新的计算机模拟实验显示,暗物质粒子在黑洞的极端重力条件下相互撞击可以产生强烈的、可能会被观测到的伽马射线——这有可能成为天文学家理解黑洞和暗物质的新工具。

  暗物质是一种看不见的物质,但却是宇宙最主要的组成部分。“尽管我们不知道什么是暗物质,我们知道它可以通过重力与宇宙的其他部分发生反应,这意味着它一定会在超大质量的黑洞附近聚集。”NASA戈达德宇宙飞行中心天体物理学家杰里米·施利特曼说,黑洞不仅可以吸引暗物质粒子,而且它的重力对暗物质粒子撞击的次数和产生的能量都有扩大效应。

  据物理学家组织网报道,施利特曼运用计算机模拟系统追踪了上千万暗物质粒子在黑洞附近的运行轨迹。他发现,暗物质粒子互相碰撞后“同归于尽”,并转化为能量最强烈的光线——伽马射线。同时,一些伽马射线在“逃离”黑洞时携带的能量远远超过了之前理论预测的极限值。

  在过去几年中,科学家已经把目光转向黑洞来研究暗物质,他们认为暗物质粒子可能会在那里聚集并互相碰撞,而且碰撞的次数和产生的能量都极大提高。这一想法源于1969年英国天体物理学家罗杰·潘洛斯提出的“潘洛斯过程”:粒子可以从旋转的黑洞中吸取能量,黑洞旋转得越快,从其中吸取的能量就越多。

  之前的研究发现,暗物质粒子在黑洞中发生撞击时最多会产生比原始值高30%的能量,而只有极小部分高能伽马射线能逃脱黑洞。这意味着科学家无法在一个超大质量的黑洞中发现“潘洛斯过程”的明显证据。

  施利特曼的计算机模拟实验让科学家看到了新的希望。通过跟踪聚集在黑洞附近的粒子,模拟实验发现,暗物质粒子在黑洞中互相撞击可以产生更高能的伽马射线——最多可高于原始值14倍。而且,这些射线逃离黑洞的可能性更高,被望远镜观测到的可能性也更大。

  施利特曼希望这一研究能够为观测到暗物质粒子在黑洞中的撞击信号提供帮助。“模拟实验表明,未来我们有可能观测到这一有趣的天文物理信号,下一步就是根据伽马射线观测结果对黑洞模型和粒子物理学理论进行调整。”

 

(信息来源:科技日报)