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火星可能是最終發現暗物質的關鍵

2024-10-03科學

在已知宇宙中,只有不到 20% 的物質是我們可以看到並與之互動的 那種物質 其余的則由永恒的物理學之謎——尚未被發現的暗物質組成。雖然許多物理學家理論認為暗物質是某種形式的奇異粒子(例如軸 ),但其他觀點則回顧大爆炸來解釋暗物質的起源故事。

根據一種理論,那是在......井。。。宇宙中形成的一切微觀黑洞被稱為 原始黑洞 (PBH)。這些結構不是像典型的普通黑洞那樣由塌縮的恒星形成的,而是由氣體塌縮形成的,然後隨著宇宙膨脹和冷卻而擴散到整個宇宙中。如果是這種情況,來自麻省理工學院和加州大學聖塔克魯茲分校 (UCSC) 的一組科學家認為,您應該能夠透過測量火星的軌域來探測到近處飛行的 PBH。本周,【 物理評論 D 】雜誌 發表了一項詳細介紹這項技術的研究。

「鑒於幾十年的精確遙測,科學家們知道地球和火星之間的距離的精度約為 10 厘米,」該研究的合著者、麻省理工學院的大衛·凱澤 (David Kaiser) 在一份新聞聲明中說 。「我們正在利用這個高度儀表化的太空區域來嘗試尋找一個小的影響。如果我們看到它,那將算作一個真正的理由,繼續追求這個令人愉快的想法,即所有的 暗物質 都是由黑洞組成的,這些黑洞是在大爆炸後不到一秒內產生的。

這個想法來自一個無辜的問題:如果 PBH 穿過人類會發生什麽?如果它們存在(PBH 仍然是非常假設的天體),科學家估計這些黑洞可能像 原子 一樣小,但與最大的小行星一樣重。該團隊估計,這些物體與人相撞的力量可以在大約一秒鐘內將人推高大約 20 英尺。雖然這種碰撞的機率微乎其微,但與行星系統——甚至太陽系內部——的相互作用可能是一個更大(因此更有可能)的目標。

該團隊處理了一些數碼,並推測 PBH 可能會每十年左右穿過一次太陽系內部。然後,研究人員使用太陽系的詳細模型分析了小行星質素的黑洞是否會對地球或月球產生可探測的影響。事實證明,註意到對我們的星球或其衛星的這種影響太不確定了——但另一方面, 火星 顯示出了希望。如果一個原始黑洞在距離這顆紅色星球幾億英裏的範圍內經過,那麽幾年後,這顆行星的軌域就會移動大約一米的小距離(但技術上是可以探測的)。

當然,即使是這種行星探測 方法 也有一些缺點。

「我們需要盡可能清楚地了解預期的背景,例如鉆孔太空巖石的典型速度和分布,與這些原始黑洞相比,」Kaiser 在一份新聞聲明中說。「對我們來說幸運的是,天文學家幾十年來一直在追蹤飛過我們 太陽系 的普通太空巖石,因此我們可以計算出它們軌跡的典型特性,並開始將它們與原始黑洞應該遵循的非常不同類別的路徑和速度進行比較。」

這種方法需要相當多的運氣,因為經過的 PBH 需要穿過特定路徑,並且在真實數據中尋找該 訊號 可能是一項相當艱巨的任務。

目前,該團隊正在校準他們的模型以模擬越來越多的物體,以便更精確地測試近距離接觸場景。一旦這個過程完成,如果(或何時) 大爆炸 的原始殘余物決定來到我們的太陽系進行一次快速存取,他們就會做好準備。