http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-07-01
神秘的X光信号或揭示暗物质组成
新浪科技讯 北京时间7月1日消息，据国外媒体报道，在一项星系团研究中，天文学家利用美国航空航天局(NASA)的钱德拉X射线天文台和欧洲空间局(ESA)的XMM-牛顿卫星，发现了一个神秘的X射线信号。一个有趣的猜测认为，这些X射线是来自惰性中微子的衰变。惰性中微子被认为是暗物质的候选，不参加除引力之外的任何相互作用。尽管这种猜测令人兴奋，但探测结果还需要更多数据的支持，才能排除其他可能的解释，以确认是否发现了暗物质。
天文学家认为，暗物质占宇宙物质的85%，但并不会像“正常”的物质如质子、中子和电子等——它们组成了行星、恒星和星系中存在的那些我们熟悉的元素——那样释放或吸收光线。因此，科学家需要采用间接的方法来寻找暗物质的线索。
由钱德拉X射线天文台和XMM-牛顿卫星获得的最新数据包含一个未经确认的X射线发射谱线，即一个波长十分特殊的高强度X射线峰。天文学家在英仙座星系团探测到了这个谱线，在利用XMM-牛顿卫星进行的对73个其他星系团的联合研究中，天文学家也发现了这一谱线。
“我们知道暗物质的解释风险很大，但如果我们押对了，回报将非常巨大，”研究负责人、哈佛-史密森天体物理中心的Esra Bulbul说，“因此我们将继续验证这一假说，看看能得到些什么。”
研究者提出，这一谱线可能是惰性中微子衰变所留下的痕迹。惰性中微子是一种理论上的中微子，不参加除引力以外的任何相互作用。有些科学家认为，惰性中微子至少可以部分地解释暗物质。“我们还需要进行大量的工作，才能有信心宣布发现了惰性中微子，”论文合著者、来自NASA戈达德太空飞行中心的马克西姆·马克维奇(Maxim Markevitch)说，“但仅仅是这一丝的可能性就令我们十分兴奋。”
不确定的原因之一是，对这一谱线的探测几乎将两个探测器在灵敏度上推到了极限。而且，如果该X射线谱线被证实的话，也有其他可能的解释。星系团中的普通物质也有可能产生这样的谱线，尽管研究团队分析认为，这涉及到一些不大可能发生的星系团物理条件的改变，以及极热气体原子物理学特性的变化。
研究人员指出，即使惰性中微子的解释成立，他们的探测结果也不能表明所有的暗物质都是由惰性中微子组成。“我们的下一步工作是整合钱德拉X射线天文台和JAXA(日本宇宙航空研究开发机构)朱雀卫星(Suzaku)的数据，看下是否发现了同样的X射线信号，”论文合著者，同样来自哈佛-史密森天体物理中心的亚当·福斯特(Adam Foster)说，“对于这些数据的含义，外界有许多观点。我们或许得等到Astro-H(JAXA正在研发的X射线天文卫星)发射之后才能获得定论，这颗卫星上装有新型的X射线探测器，可以更加精确地测定这一谱线。”
由于对结果感到十分兴奋，研究者们在向《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)投稿之后，还在开放获取的arXiv数据库上传了论文。这是一个论坛，允许科学家在论文被同行评议的期刊接收之前，对论文先进行探讨。这篇论文引发了热议，有55篇新的论文已经引用了其内容，大部分都是有关这一X射线谱线是否可能是暗物质证据的讨论。一些文章阐述了惰性中微子的解释，另一些则提出可能发现了不同类型的暗物质候选粒子，如轴子(axion)。
在Bulbul等人将论文上传到arXiv后才一周，荷兰莱顿大学的Alexey Boyarsky研究组也在arXiv上提交了一篇论文，描述了在XMM-牛顿卫星对M31星系及英仙座星系团外围的观测中，出现的一个发射谱线。这一结果显示，谱线是真实存在的，并不是仪器误差。Bulbul等人的研究结果发表在2014年6月20日的《天体物理学杂志》上。(任天)
[新浪网]