
这银河系可能缺少奇怪的X射线光芒长期相关暗物质在其他星系中,一项新研究发现。如果这种发光的光环确实缺失了 - 并且不参与研究的物理学家非常持怀疑态度,那么它确实没有 - 它将打击以下理论:暗物质是由假设的“无菌中微子”组成的。无菌中微子是微弱的亚原子中微子科学家已经发现的理论上的幽灵表亲,并且可能存在或可能不存在。
这项新研究的研究人员于3月27日在杂志上发表科学,以与过去的尝试略有不同的方式寻找这种发光的光环,这是其他物理学家中最大的争论点。
“从科学的角度来看,我认为我们对我们的工作产生了很大的推动力,并且引起了很多兴趣,这是科学应该运作的方式,”伯克利分校,伯克利大学天体物理学家的合着者尼古拉斯·罗德(Nicholas Rodd)说。 “人们一直在考虑如何用X射线搜索这些中微子一段时间。我们进来了,确实有一个新的想法,即如何寻找它们。任何时候有人进来说:'我有一个新的想法,即如何寻找与您所做的事情不同的事物,'您的肠胃本能应该是持怀疑态度的。我认为这是完全自然的响应。”
找到隐形
能源分辨率与它有什么关系?
暗物质是宇宙中最大的未知数。科学家知道它在那里,主要是因为他们可以看到它的影响重力在星系中;已知的恒星和气体几乎不足以将星系结合在一起。因此,天体物理学家认为,星系对暗物质的“光晕”提供了缺失的大量,并占宇宙质量的85%。 (那里还有其他一些暗物质的证据,但这是很大的证据。)但是,他们不知道这个谜是什么。
一些理论涉及相对较重的投机颗粒,称为wimps。其他涉及称为轴的超轻颗粒。甚至有异国情调的,不受欢迎的理论依赖于存在微小的黑洞。但是,在某些方面,最简单的一个涉及稍微调整物理学家的模型中微子- 流过空间的超光颗粒,仅与其他颗粒非常微弱相互作用。目前,有三种已知类型的中微子:电子中微子,muon中微子和tau中微子。但是一些粒子物理学家怀疑有第四种:无菌中微子。除了通过重力和衰减时,这种较重的中微子根本不会与其他颗粒相互作用。而且由于其增加的体积,它的空间没有像其他中微子那样迅速。这意味着无菌中微子不会彼此隔开,而是形成云,这表明它们可能像暗物质一样形成光环。
无菌中微子和其他暗物质候选者之间有一个重要区别:随着时间的流逝,无菌中微子腐烂到颗粒我们知道,包括X射线光子。在1990年代和2000年代初期,研究人员表明,无菌中微子的腐烂光环会在X射线光谱上的特定波长上产生微弱的光芒。在2014年,一支哈佛大学的研究人员似乎从73个不同的星系簇中添加X射线光,似乎在预期的范围内发现了如此的光芒:X射线光的微弱尖峰在能量水平为3.5千明的伏特伏特(KeV是kev的能量水平的量度)。
此后,在其他星系组中发现了数十项随访研究,尽管至少在Draco Galaxy中进行了一些搜索,但在其他星系中发现了类似的3.5 keV发光(称为3.5 keV系)。
有关的:关于我们银河系的11个有趣的事实
但是新论文的研究人员认为,最亮,最接近的深色物质来源缺少3.5 kev系列:我们的家庭银河系。来自密歇根大学,加州大学伯克利分校和劳伦斯·伯克利国家实验室的一支团队通过旧的X射线望远镜唱片,挑选了“空白的天空”的X射线图像,这是银河系中没有星星但仍应主持暗物质的地区。
他们认为,如果该线确实是暗物质信号,他们的大型数据集应包括3.5 keV线。团队相对确定的银河系具有暗物质。它是如此的近距离,覆盖了我们的大部分天空,以至于他们的数据肯定应该出现在他们的数据中 - 他们写道 - 出于同样的原因,在您的卧室里发现一个大型灯泡要比一英里远的小LED更容易。他们认为,这强烈表明3.5 keV线不是暗物质信号,这对无菌中微子理论来说是一个重大打击。
但是,并非所有人都相信。
Kevork Abazajian是3.5 Kev Line的专家,加利福尼亚大学欧文分校的宇宙学中心主任,自2019年2月首次流传的草案以来一直是该论文的批评,他说:“主要问题是他们使用在X射线天文学社区中不使用的方法,并且这些方法在X-ray sarlonomy中没有使用过x-ray sartonolanons,而不是使用这些方法。”
这项新的研究依靠许多数据(累积的8,300小时的望远镜观察时间),但该数据来自非常狭窄的频率:3.3和3.8 KEV之间。数据的“能量分辨率”约为0.1 keV,这意味着研究人员可以清楚地区分其数据集中的少数频率。他们的数据集有点像用超级摄像机拍摄的5像素范围的照片:图像的质量非常好,但显示不多。
本文的作者说,很好。即使图像的能量分辨率低,3.5 KEV线仍应在其中间清楚地显示出来。而且由于没有,这表明这条线根本不是银河系,所以他们认为。
罗德说:“因为我们不是训练的X射线天文学家,所以我们引入了在其他领域使用的统计方法,我们认为更严格和强大。”
这些方法是从欧洲大型强子对撞机上实践的伽马射线天文学和某些类型的粒子物理学来吸引的方法,吸引了本文的作者。但是X射线天文学家更加怀疑。
Abazajian告诉Live Science,使用如此狭窄的能量范围相当于“挑选”数据,这可能会导致不可信的结果。
他说,问题在于,如果存在线路,那看上去不会像黑暗的背景一样亮点。取而代之的是,有很多背景X射线灯 - 来自其他星系,来自散布在天空中的原子,甚至来自宇宙射线的一点点,这些光线在望远镜本身内部引起X射线闪烁 - 您必须深入了解并在出现明显的线之前认真理解并从数据中仔细减去数据。
他说,特别是,其他三个X射线源属于研究人员研究的狭窄乐队:Argon-18和硫16在天空中,然后是可能来自望远镜内部的另一个来源钾Kα。他说,但是更广泛的问题是,通过研究如此狭窄的频率范围,研究人员只是无法很好地理解背景以至于无法正确减去它。
罗德(Rodd)的意义相反:X射线频谱的算法过多,其中包括与3.5 KEV线无关的功能,并且可能会使您的模型扭曲银河系的背景X射线辐射的外观。他认为,这使得很难将3.5 KEV线与背景脱离。
反调查发现
在另一篇论文中,尚未在同行评审期刊上发表,但2019年2月作为预印本发行,不同的研究人员 - 专家X射线天文学家 - 占X射线频谱的更广泛。使用更广泛的技术,他们以银河系的方式寻找了3.5 KEV系列。他们找到了。
加州大学欧文分校的物理与天文学系主席蒂姆·泰特(Tim Tim Tait)说:“我(关于新研究)的主要抱怨是,它们看起来太狭窄了,因此,发生的事情实际上是在捕获一些[3.5 KEV]信号本身,然后他们称之为背景。”
泰特(Tait)是一名具有深色物质专业知识的粒子物理学家,通常不使用X射线,这是对分歧的知识渊博的旁观者,而不是像Abazajian那样敏锐的批评者。
他说:“他们的工作非常谨慎,就他们的分析而言,我看不到任何错误的事情。但是我真的很想看到绘制的频率更广泛,只是为了看看数据发生了什么。”
泰特(Tait)补充说,他感到惊讶的是,新论文没有直接与2019年2月的预印本互动,该预印本发现了不同的结果。
尽管怀疑了,罗德说,他很合理地确信,他的团队已经表明3.5 kev系列不是无菌中微子的暗物质 - 尽管他说莱斯(Raíses)是关于被发现的星系中产生的线路的问题。
根本问题的一部分是,来自天空空地区的可用X射线数据的质量并不像科学家希望它们那样好。罗德说,当前的X射线望远镜只是没有能源分辨率的理想选择。日本卫星望远镜可能已经解决了这个问题,称为hitomi,2016年发布后不久与地球失去了接触。而且,直到至少2020年代后期,X射线天文学最清晰的太空中没有任何牢固的计划将任何可比较的乐器推向太空。
在此之前,这些研究人员将等待,想知道和不同意 - 并等待可以一劳永逸地解决争议的更高质量数据。
最初出版现场科学。