当前位置: 华文世界 > 科学

火星可能是最终发现暗物质的关键

2024-10-03科学

在已知宇宙中,只有不到 20% 的物质是我们可以看到并与之互动的 那种物质 其余的则由永恒的物理学之谜——尚未被发现的暗物质组成。虽然许多物理学家理论认为暗物质是某种形式的奇异粒子(例如轴 ),但其他观点则回顾大爆炸来解释暗物质的起源故事。

根据一种理论,那是在......井。。。宇宙中形成的一切微观黑洞被称为 原始黑洞 (PBH)。这些结构不是像典型的普通黑洞那样由坍缩的恒星形成的,而是由气体坍缩形成的,然后随着宇宙膨胀和冷却而扩散到整个宇宙中。如果是这种情况,来自麻省理工学院和加州大学圣克鲁斯分校 (UCSC) 的一组科学家认为,您应该能够通过测量火星的轨道来探测到近处飞行的 PBH。本周,【 物理评论 D 】杂志 发表了一项详细介绍这项技术的研究。

「鉴于几十年的精确遥测,科学家们知道地球和火星之间的距离的精度约为 10 厘米,」该研究的合著者、麻省理工学院的大卫·凯泽 (David Kaiser) 在一份新闻声明中说 。「我们正在利用这个高度仪表化的太空区域来尝试寻找一个小的影响。如果我们看到它,那将算作一个真正的理由,继续追求这个令人愉快的想法,即所有的 暗物质 都是由黑洞组成的,这些黑洞是在大爆炸后不到一秒内产生的。

这个想法来自一个无辜的问题:如果 PBH 穿过人类会发生什么?如果它们存在(PBH 仍然是非常假设的天体),科学家估计这些黑洞可能像 原子 一样小,但与最大的小行星一样重。该团队估计,这些物体与人相撞的力量可以在大约一秒钟内将人推高大约 20 英尺。虽然这种碰撞的几率微乎其微,但与行星系统——甚至太阳系内部——的相互作用可能是一个更大(因此更有可能)的目标。

该团队处理了一些数字,并推测 PBH 可能会每十年左右穿过一次太阳系内部。然后,研究人员使用太阳系的详细模型分析了小行星质量的黑洞是否会对地球或月球产生可探测的影响。事实证明,注意到对我们的星球或其卫星的这种影响太不确定了——但另一方面, 火星 显示出了希望。如果一个原始黑洞在距离这颗红色星球几亿英里的范围内经过,那么几年后,这颗行星的轨道就会移动大约一米的小距离(但技术上是可以探测的)。

当然,即使是这种行星探测 方法 也有一些缺点。

「我们需要尽可能清楚地了解预期的背景,例如钻孔太空岩石的典型速度和分布,与这些原始黑洞相比,」Kaiser 在一份新闻声明中说。「对我们来说幸运的是,天文学家几十年来一直在追踪飞过我们 太阳系 的普通太空岩石,因此我们可以计算出它们轨迹的典型特性,并开始将它们与原始黑洞应该遵循的非常不同类型的路径和速度进行比较。」

这种方法需要相当多的运气,因为经过的 PBH 需要穿过特定路径,并且在真实数据中寻找该 信号 可能是一项相当艰巨的任务。

目前,该团队正在校准他们的模型以模拟越来越多的物体,以便更精确地测试近距离接触场景。一旦这个过程完成,如果(或何时) 大爆炸 的原始残余物决定来到我们的太阳系进行一次快速访问,他们就会做好准备。