在宇宙学中,暗物质是指无法通过电磁波观测进行研究,即不与电磁力发生作用的物质。据推测,整个宇宙的构成中约有三分之一为暗物质。对暗物质的探测已经成为粒子物理学和天体物理领域最热门的方向之一,但科学家一直苦于无法找到暗物质存在的确定证据。现在,借助美国国家航空航天局(NASA)的钱德拉X射线天文台,天文学家认为他们找到了新的线索,可以帮助解开关于这些缺失物质的谜团。

“如果我们找到这种缺失的物质,就可以解决天体物理学中最大的难题之一,”研究第一作者、哈佛-史密森天体物理中心的博士生Orsolya Kovács在NASA的一份声明中说,“宇宙物质组成了恒星、行星和我们,而如此众多的物质隐藏在何处?”

虽然暗物质是目前解释各种星系及星系团观测结果的最热门理论,但科学家仍然没有暗物质的直接观测证据。Kovács和她的同事们想要探索一个流行的理论:暗物质隐藏在充斥于星系际空间的纤维结构中。这些纤维由温暖气体构成,通常难以研究,因为当望远镜调节到我们眼睛能看到的光线时,就无法记录这些结构。

因此,研究人员想出了一个解决方案。他们将钱德拉X射线天文台对准了名为H1821+643的类星体。该类星体能产生强烈的X射线信号。研究人员推测,如果暗物质真的隐藏在星际间的纤维结构中,那么类星体的X射线信号就可能受到干扰,这样他们就能向后追溯,将预期结果与观测到的结果进行对比。

研究人员还特别调整了搜索方式,根据所观察的特定类星体,他们逐步确定了最能够显示纤维结构效应的特定X射线波长。这意味着,他们实际上可以利用类星体的X射线作为工具,而不是淹没在极其明亮的射线中。

“我们的技术在原理上类似于在广阔的非洲平原上如何有效地搜寻动物,”研究共同作者、哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家Akos Bogdan说,“我们知道动物需要喝水,因此首先在水坑周围展开搜寻是很靠谱的?!?/p>

研究团队利用这种有针对性的方法确定了17个纤维状结构,并以此计算了实际隐藏在这些纤维中的质量。计算结果表明,在这片宇宙中确实隐藏着暗物质。详细的研究结果发表在2月13日的《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)上。

钱德拉X射线天文台

钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory,简称CXO),是NASA于1999年发射的一颗X射线天文卫星,以美籍印度裔物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)命名。

作为大型轨道天文台计划的第三颗卫星,钱德拉X射线天文台主要用于观测天体的X射线辐射。它具有极高的空间分辨率和谱分辨率,被认为是X射线天文学上具有里程碑意义的空间望远镜,标志着X射线天文学从测光时代进入了光谱时代。

1999年7月23日,钱德拉X射线天文台由哥伦比亚号航天飞机搭载升空,运行轨道为椭圆形,近地点为1万公里,远地点为14万公里,轨道周期为64小时。目前,这颗天文卫星由哈佛-史密森天体物理中心负责操控和运作。

钱德拉X射线天文台取得的重大成果包括在雪茄星系(M82)中发现了中等质量黑洞的证据、发现伽马射线暴GRB 991216中的X射线发射、观测到银河系中心超大质量黑洞人马座A的X射线辐射,以及物质从原恒星盘落入恒星时的X射线等等。

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