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一项新的研究表明,地球高层大气可能容纳着宇宙中缺失的一部分【图】

时间:2024-06-11 08:14:17 作者:zl001 来源:51区探索网

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一项新的研究表明,地球高层大气可能容纳着宇宙中缺失的一部分

极光发生在地球电离层,带电的太阳粒子在电离层与大气原子碰撞。新的研究表明,这可能也是宇宙中寻找难以捉摸的暗物质的最佳地点(图片来源:uux.cn/NASA Goddard)

(探秘屋)据美国生活科学网站(保罗·萨特):根据新的理论研究,地球可能正在一片暗物质海洋中游动,而这片看不见的海洋中的波浪拍打着我们星球的高层大气,可能会产生可探测的无线电波,使我们能够最终找到宇宙中这一难以捉摸的组成部分。

大量的天体物理学和宇宙学证据表明暗物质的存在,从某些星系莫名其妙的旋转曲线到宇宙中最大结构的生长。试图用引力的替代公式来解释这种广泛的观测结果的尝试失败了,因此绝大多数天文学家认为暗物质是一种未知的物质形式,很少与光或正常物质相互作用。

但这是一个非常宽泛的概念,包含了很多可能性。暗物质可能是由大质量粒子组成的,但对这类粒子的搜索基本上是空的。因此,一个有趣的替代方案是,暗物质非常轻,要么是以被称为“轴子”的理论粒子的形式,要么是携带一点质量的奇异光子形式。

有了这种令人难以置信的亮度——比已知最轻的粒子轻数百万倍——暗物质可以以非常奇怪的方式发挥作用。特别是,暗物质的行为更像是在宇宙中晃动的巨浪,而不是像子弹一样出现在单个点上。

在预印本服务器arXiv上最近发表的一项研究中,物理学家探索了并非完全黑暗的超轻暗物质模型,使其很少与正常物质相互作用。大多数时候,这些相互作用几乎没有被记录下来,没有产生任何可检测的东西。但在极少数情况下,暗物质和正常物质的相互作用足以产生相当大的无线电波。

当暗物质遇到等离子体时,以及当暗物质波的频率与等离子体波的频率一致时,就会发生这种情况。该团队的模型表明,当这种情况发生时,会发生共振,放大相互作用并产生无线电波形式的辐射。

宇宙对等离子体并不陌生——所有恒星都以恒星风的形式向太空喷出等离子体——因此理论家们已经探索了暗物质与太阳日冕或星际介质等环境相互作用产生的无线电波。但在这项新的研究中,科学家们发现了一个离家更近的相互作用点:我们星球的电离层。

地球的电离层是上层大气的薄而热的一层,它由电离(带电)粒子的松散集合——等离子体组成。它自然会有波浪在其中晃荡,研究人员发现,这些波浪可以与可能席卷地球的假想暗物质波相互作用。

这种相互作用产生的无线电波几乎无法探测到。但研究人员发现,通过使用精心调谐的无线电天线在一年内搜索特定频率的无线电波,他们可能能够检测到这些电波。

这一想法特别有希望,因为地球电离层比其他暗物质产生的无线电波源具有几个优势。首先,电离层自然地反射来自更深空间的许多无线电波,使其相对没有污染信号。第二,电离层就在我们的正上方,很容易进入,而且已经是持续监测和研究的主题。

这是一个很长的机会。这种形式的暗物质具有高度的理论性,如果不是几十年的话,也需要数年的时间来完善观测技术来寻找这些无线电波。但如果它成功了,它将是一座金矿,让我们能够在我们的宇宙门口研究宇宙中最神秘的元素之一。

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