恒星、条纹和螺旋构成的暗示：隐藏在众目睽睽之下的不规则星系

恒星、条纹和螺旋构成的暗示：隐藏在众目睽睽之下的不规则星系哈勃太空望远镜拍摄的ESO245-5星系的大部分图像，该星系是银河系的近邻。图片来源：ESA/哈勃和NASA,M.Messa要发现ESO245-5是一个星系可能有点困难，另一个原因是它明显缺乏结构。我们经常欣赏哈勃拍摄的壮观的螺旋星系图像，这些星系之所以如此有趣，部分原因是它们由恒星、气体和尘埃组成的臂膀看起来异常有序。而ESO245-5则被归类为IB(s)m型星系，属于被称为德沃库勒尔星系的星系分类系统。IB(s)m的具体含义是：星系不规则（I），有条纹（B），有轻微的螺旋结构（(s)），属于麦哲伦型（m）。在这里，"不规则"的意思很直观：这个星系看起来并没有规则有序的结构。事实上，这里的整个视野基本上都被这个星系的恒星所覆盖。第二个术语是指银河系的中心呈条状：这就是穿过这张图片中心的密集恒星带。第三个词表示有螺旋结构的蛛丝马迹，但并不清晰或确定（因此"s"被放在了括号里）。最后，最后一个词表示ESO245-5与麦哲伦云的相似性，麦哲伦云是银河系的两个近邻矮星系。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416267.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416267.htm

隐藏的宇宙主干：ALMA揭示暗物质在3万光年尺度上的精细指纹

隐藏的宇宙主干：ALMA揭示暗物质在3万光年尺度上的精细指纹神代大学（日本大阪）的井上海纪太郎教授领导的研究小组利用位于智利共和国的世界上最强大的射电干涉仪--阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA），发现了宇宙中暗物质分布的波动，其尺度小于大质量星系。这是首次在3万光年的尺度上探测到远宇宙中暗物质的空间波动。这一结果表明，即使在比大质量星系更小的尺度上，冷暗物质也会存在，这也是朝着了解暗物质真正性质迈出的重要一步。文章将发表在《天体物理学报》上。暗物质波动透镜系统MGJ0414+0534探测到的暗物质波动。较亮的橙色表示暗物质密度较高的区域，较暗的橙色表示暗物质密度较低的区域。白色和蓝色代表ALMA观测到的引力透镜天体。资料来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO),K.T.Inoueetal.暗物质是一种不可见的物质，占宇宙质量的很大一部分，被认为在恒星和星系等结构的形成过程中发挥了重要作用。由于暗物质不是均匀地分布在空间中，而是呈团块状分布，它的引力会轻微改变来自遥远光源的光（包括无线电波）的路径。对这种效应（引力透镜）的观测表明，暗物质与相对大质量的星系和星系团有关，但它在较小尺度上的分布情况尚不清楚。研究小组决定利用ALMA观测一个距离地球110亿光年的天体。这个天体是一颗透镜类星体MGJ0414+0534[4]（以下简称"这颗类星体"）。由于前景星系的引力透镜效应，这个类星体看起来是四重图像。然而，这些表观图像的位置和形状都偏离了仅仅根据前景星系的引力透镜效应计算得出的结果，这表明在比大质量星系更小的尺度上暗物质分布的引力透镜效应在起作用。引力透镜系统MGJ0414+0534的概念图。图像中心的物体表示透镜星系。橙色表示星系际空间中的暗物质，淡黄色表示透镜星系中的暗物质。图片来源：NAOJ,K.T.Inoue研究发现，即使在远低于宇宙尺度（数百亿光年）的约3万光年尺度上，暗物质密度也存在空间波动。这一结果与冷暗物质的理论预言一致，即暗物质团块不仅存在于星系内部（图2中的淡黄色），也存在于星系际空间（图2中的橙色）。这项研究中发现的暗物质团块所产生的引力透镜效应非常小，以至于很难单独探测到它们。然而，由于前景星系引起的引力透镜效应和ALMA的高分辨率，我们首次探测到了这种效应。因此，这项研究是验证暗物质理论和阐明其真实性质的重要一步。这项研究发表在K.T.Inoue等人在《天体物理学报》上发表的论文"ALMAMeasurementof10kpc-scaleLensingPowerSpectratowardtheLensedQuasarMGJ0414+0534"中。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396561.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396561.htm

暗光子：揭开暗物质之谜的关键？

暗光子：揭开暗物质之谜的关键？在阿德莱德大学专家的带领下，一个国际研究小组在探索暗物质本质的过程中发现了更多线索。"暗物质占宇宙物质的84%，但我们对它知之甚少，"阿德莱德大学物理长老教授安东尼-托马斯教授表示："暗物质的存在已经从它的引力相互作用中得到了确凿的证明，然而，尽管全世界的物理学家都在竭尽全力，它的精确性质仍然让我们难以捉摸。理解这一谜团的关键可能在于暗光子，它是一种理论上的大质量粒子，可能是粒子暗区与常规物质之间的门户。"我们和我们的物理世界都是由普通物质构成的，但普通物质的数量远远少于暗物质：暗物质的数量是普通物质的五倍。寻找更多关于暗物质的信息是全世界物理学家面临的最大挑战之一。暗光子是一种假想的隐藏扇形粒子，被认为是一种类似于电磁学光子的力载体，但可能与暗物质有关。澳大利亚研究理事会（ARC）暗物质粒子物理卓越中心的成员托马斯教授及其同事马丁-怀特教授、王宣工博士和尼古拉斯-亨特-史密斯等科学家正在对现有的暗物质理论进行测试，以便获得更多有关这种难以捉摸但非常重要的物质的线索。托马斯教授说："在我们的最新研究中，我们研究了暗光子可能对深度非弹性散射过程的整套实验结果产生的潜在影响。对加速到极高能量的粒子碰撞的副产物进行分析，为科学家们提供了亚原子世界的结构及其自然规律的有力证据。在粒子物理学中，深度非弹性散射是用来利用电子、μ介子和中微子探测强子（特别是重子，如质子和中子）内部的过程的名称。我们利用了最先进的杰斐逊实验室角动量（JAM）部分子分布函数全局分析框架，修改了基础理论，以考虑暗光子的可能性。我们的工作表明，暗光子假说优于标准模型假说，其显著性为6.5西格玛，这构成了粒子发现的证据。"该研究小组包括来自阿德莱德大学的科学家和美国弗吉尼亚杰斐逊实验室的同事，他们在《高能物理杂志》（JournalofHighEnergyPhysics）上发表了自己的研究成果。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385001.htm

科学简单点：什么是暗物质和暗能量？

科学简单点：什么是暗物质和暗能量？人类对天空的研究已有数千年的历史，而在上个世纪，科学家们才真正开始了解宇宙是如何在一种叫做"万有引力"的力量影响下运动和变化的。万有引力影响着万物，不仅包括物质（科学术语），还包括光。它把我们的身体拉向地球，也在恒星和星系之间的遥远距离上发挥作用。在这段"科学101"视频中，博士后研究员吉莉安-贝尔茨-莫尔曼（GillianBeltz-Mohrmann）和弗洛里安-凯鲁佐雷（FlorianKéruzoré）将探讨科学界的两大谜团：暗物质和暗能量。这些奇怪的影响因素似乎正在以意想不到的方式将宇宙拉伸开来，并将物质聚集在一起。它们加在一起占宇宙的95%，但由于我们看不见、摸不着，所以不知道它们是什么。全球各地的研究人员，包括美国能源部阿贡国家实验室的科学家，正在通过大型宇宙学调查、粒子物理实验以及先进的计算和模拟，研究暗物质和暗能量的本质。引力在星系的形成和移动过程中起着至关重要的作用。随着科学家对宇宙了解的加深，他们发现除非存在大量看不见的物质--比我们尚未发现的物质还要多得多--否则星系的许多行为都是不合理的。这种看不见的物质--或者说暗物质--会产生额外的引力。如果它不存在，有些星系就会飞散，有些星系根本就不会形成。这张图展示了一个真实的例子，说明暗物质如何使螺旋星系的外部区域比只受可见物质引力影响的星系旋转得更快。这种差异表明暗物质的存在，施加了额外的引力。资料来源：阿贡国家实验室我们称它为"暗"是因为我们看不见它。与可见物质（我们能看到的物质，包括恒星、行星、水等）不同，它不会释放或吸收光线，也不会与其他物质相互作用，除非通过引力。我们知道它应该在哪里，但当我们观察时却什么都没有。这就像看到池塘里的涟漪，却看不到是什么造成的。与此同时，另一些东西正在推动宇宙以越来越快的速度膨胀。据我们所知，宇宙从138亿年前开始就一直在膨胀。天体之间的空间不断增大，就好像空间本身被拉伸开来，就像气球充气时的表面一样。科学家本以为这种膨胀的速度会随着时间的推移而减慢，但他们却发现了相反的情况。大约50亿年前，宇宙膨胀的速度开始加快。我们不知道是什么导致了这种加速膨胀，但我们把它命名为暗能量。来自暗物质的引力可以弯曲从遥远星系发出的光线，导致它们的图像在到达我们的望远镜时出现扭曲。这种现象被称为引力透镜，它揭示了暗物质的存在，即使我们看不到它。资料来源：阿贡国家实验室据科学家所知，可见物质只占宇宙的5%。暗物质和暗能量据信分别占另外的27%和68%。换句话说，我们所熟知的--可见物质--根本无法解释宇宙绝大部分物质的性质。那么，科学家们是如何试图解开这个谜团的呢？什么是暗物质和暗能量？为了找出答案，我们需要数据，而且是大量的数据。为了收集这些数据，科学家们建造了巨型望远镜和照相机。其中包括外太空的哈勃太空望远镜和詹姆斯-韦伯太空望远镜；南极洲的南极望远镜；亚利桑那州的暗能量光谱仪；以及智利的暗能量勘测和即将建成的维拉-C-鲁宾天文台。宇宙主要由暗能量和暗物质组成。可见物质（我们能看到的一切，包括恒星和行星）只占宇宙的5%左右。科学家们正在研究这未知的95%的性质。图片来源：阿贡国家实验室这些灵敏的仪器对天空进行勘测，以揭示星系在宇宙中的位置和移动情况。超级计算机帮助科学家对宇宙进行详细模拟，并分析来自望远镜的数据。除了在天空中寻找答案，科学家们还在建造敏感的探测器，以直接在地球上寻找暗物质。美国能源部阿贡国家实验室的研究人员通过参与这些大型宇宙学调查、粒子物理实验以及使用先进的计算和模拟，为暗物质和暗能量的研究做出了贡献。来自这些测量和模拟的信息帮助科学家绘制出暗物质存在的地图，并提供了有关暗能量性质的线索。随着我们的望远镜、超级计算机和其他仪器越来越先进，我们发现越来越多的证据表明，我们遗漏了一些重大的东西，科学家们正在努力了解它可能是什么。阿贡科学家们的工作正在让世界离揭开这些宇宙之谜越来越近。编译自:ScitechDaily相关文章:科学简单点：什么是超级计算？科学简单点：什么是人工智能？科学简单点：什么是量子力学？科学简单点：什么是水力发电？科学简单点：什么是核能？科学简单点：什么是气候复原力？科学简单点：什么是纳米科学？...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425688.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425688.htm

暗光子暗物质的突破：开拓性的低温探测技术

暗光子暗物质的突破：开拓性的低温探测技术虽然没有检测到明显的信号，但实验中采用的严格限制为调查暗物质提供了可能性。这项研究还可能进一步推动5G和6G等先进电信技术的发展。用低温毫米波接收器搜索暗光子暗物质。资料来源：京都大学全球通讯社/足立俊介将圣经中的歌利亚击倒的方法可能不止一种，但大卫选择用弹弓的小石头进行攻击。本着同样的精神，科学家们不是通过直接观察，而是通过记录其对可见物质的引力影响来接近暗物质的奥秘--它构成了宇宙的四分之一。京都大学的一个研究小组现在已经建立了一种检查0.1毫电子伏特左右的超轻暗物质的实验方法，应用了一种低温条件下的毫米波传感技术，其特点是热噪声低。领衔作者ShunsukeAdachi说："我们通过使用以前在这个领域没有测试过的新技术，实现了暗光子暗物质--或DPDM--的未探索的质量范围的实验参数。"难以捉摸的单个暗物质粒子的质量被认为比质子的质量还要重。Adachi团队对超低质量暗物质的搜索解决了极富挑战性的探测问题，而这一问题在过去三十多年里一直困扰着科学家。Adachi补充说："我们对毫米波技术的研究可能会进一步推动先进电信的发展，如5G和6G。"一个专用的毫米波接收器被冷却到-270℃，以抑制热噪声，以适应弱的转换光子。这个低温接收器被用来搜索质量范围约为0.1meV的DPDMs。Adachi认为，尽管他的团队在这个数据集中没有发现任何重要的信号，但通过在前所未有的严格约束下进行实验--比宇宙学约束更严格--他们为调查暗物质开辟了可能性。普通光子在理论上是利用金属板表面从暗光子中转换出来的。由于能量守恒，这些转换光子与暗光子的质量相对应。例如，10-300GHz的转换光子频率对应于0.05-1meV的暗光子质量。"我们很高兴，我们的小团队能够从我们的高灵敏度实验中获得重要的结果，用于探测未曾探索过的质量范围内的DPDM，"Adachi总结道。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353667.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353667.htm

HYPER（HighlY Interactive ParticlE Relics） - 暗物质的新模型

HYPER（HighlYInteractiveParticlERelics）-暗物质的新模型一个研究小组--密歇根大学的RobertMcGehee和AaronPierce以及德国美因茨约翰内斯古腾堡大学的GillyElor--现在提出了一个新的暗物质候选模型：HYPER，即"HighlYInteractiveParticlERelics"。在HYPER模型中，在早期宇宙中暗物质形成后的某个时候，它与正常物质的相互作用强度突然增加--这一方面使它有可能在今天被探测到，同时也可以解释暗物质的丰度。这张美国宇航局哈勃太空望远镜的图像显示了暗物质在巨大星系团Abell1689中心的分布情况，该星系团包含大约1000个星系和数万亿颗恒星。暗物质是一种不可见的物质形式，占了宇宙质量的大部分。强如哈勃望远镜也无法直接看到暗物质，天文学家通过分析引力透镜的影响来推断它的位置，即来自阿贝尔1689背后的星系的光线被星系团内的干扰物质所扭曲。研究人员利用42个背景星系的135个透镜图像的观测位置，计算出该星团中暗物质的位置和数量。他们将这些推断出的暗物质浓度的地图叠加在由哈勃高级观测相机拍摄的星团图像上，并将其染成蓝色。如果该星团的引力只来自可见星系，那么透镜扭曲就会弱得多。该地图显示，暗物质最密集的地方是在星团的核心。资料来源：NASA，ESA，D.Coe（NASA喷气推进实验室/加州理工学院和太空望远镜科学研究所），N.Benitez（西班牙安达卢西亚天体物理研究所），T.Broadhurst（西班牙巴斯克地区大学），和H.Ford（约翰霍普金斯大学）由于寻找重的暗物质粒子即所谓的WIMPS尚未获得成功，研究界正在寻找替代的暗物质粒子，特别是较轻的粒子。同时，研究人员说，人们普遍期待着暗物质的相变--毕竟，在可见范围有几个相变，但是以前的研究倾向于忽略它们。"对于一些计划中的实验所希望进入的质量范围，还没有一个一致的暗物质模型。然而，我们的HYPER模型说明，相变实际上可以帮助使暗物质更容易被探测到，"JGU的理论物理学博士后研究员Elor说。一个合适的模型所面临的挑战是，如果暗物质与正常物质的相互作用太强，那么它在早期宇宙中形成的（精确已知的）数量就会太少，与天体物理学观察结果相矛盾。然而，如果它的产生量恰到好处，那么反过来说，这种相互作用就会太弱，无法在现今的实验中探测到暗物质。McGehee说："我们的中心思想，也就是HYPER模型的基础，是相互作用突然改变一次--所以我们可以拥有两个世界中最好的东西：适量的暗物质和一个大的相互作用，这样我们就可以探测到它。"而这正是研究人员所设想的。在粒子物理学中，一种相互作用通常是由一个特定的粒子，即所谓的中介物来调解的--暗物质与正常物质的相互作用也是如此。暗物质的形成和它的探测都是通过这种中介物进行的，相互作用的强度取决于其质量。质量越大，相互作用就越弱。调解物首先必须足够重，以便形成正确数量的暗物质，然后足够轻，以便暗物质可以被探测到。解决方案。在暗物质形成后有一个相变，在此期间，媒介物的质量突然减少。"因此，一方面，暗物质的数量保持不变，另一方面，相互作用被提升或加强，以至于暗物质应该可以被直接探测到，"Pierce说。新模型HYPER几乎涵盖了计划中的实验的全部参数范围。具体来说，研究小组首先考虑了介体介导的与原子核质子和中子的相互作用的最大截面与星象观测和某些粒子物理学衰变相一致。下一步是考虑是否有一个表现出这种相互作用的暗物质模型。"在这里我们提出了相变的想法，"McGehee说。"然后我们计算了宇宙中存在的暗物质的数量，然后用我们的计算结果模拟了相变。""由于有大量的制约因素需要考虑，例如暗物质的数量不变，在这里，我们必须系统地考虑并包括非常多的情况，例如，提出这样的问题：是否真的可以确定我们的调解人不会突然导致新的暗物质的形成，当然这一定不是，"Elor说。"但最后，我们确信我们的HYPER模型是有效的。"该研究发表在《物理评论快报》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340859.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340859.htm