風(fēng)暴將至

最近,，科學(xué)家們認為一場“暗物質(zhì)風(fēng)暴”即將向地球襲來，也有可能風(fēng)暴已經(jīng)到來,，只是我們還渾然不覺,。

要搞清楚事情的來龍去脈，我們還要倒回到2017年,。宇航員們發(fā)現(xiàn),，在太陽系的區(qū)域內(nèi)有一條拉長的行星流正在駛過?？茖W(xué)家們給這個星流起名叫“S1流”（S1 stream）,，S1也是我們發(fā)現(xiàn)的距離最近的星流。

這些行星群誕生于銀河系的“就餐”過程中：當(dāng)銀河系快速地吞噬一個矮星系時,，難免會撕扯出一些零星的“碎末”,，而這些碎末就是原來星系里的行星。它們向外飛散,，形成星流,。

飛行方向 Credit: C. O'Hare; NASA/Jon Lomberg,物理 雜志插圖

在一篇11月7日發(fā)布在 Physical Review D 雜志的論文中，研究者們提到,，S1可能攜帶了原來矮星系里的一些暗物質(zhì),，而它正在向我們這邊靠近。

雖然我們叫它風(fēng)暴,，但它并不會像臺風(fēng)“山竹”一樣,，把屋頂掀翻，把大樹刮倒,。暗物質(zhì)風(fēng)暴來臨的時候,，我們只能從專門的儀器上找到它的蛛絲馬跡。

如果一切順利的話,，這段時間,，暗物質(zhì)探測儀上的數(shù)值將會達到頂峰。而研究者們或?qū)⒊蔀楸敬物L(fēng)暴的最大受益者,，他們獲得了一次千載難逢的觀測暗物質(zhì)的機會,。

認識暗物質(zhì)

暗物質(zhì)（dark matter）是一種科學(xué)家認為在理論層面存在的物質(zhì),，至今還沒有被直接觀測到。

天文學(xué)家卡普坦（Jacobus Kapteyn）在1922年首次提出了暗物質(zhì)的概念,，在觀察天體運動的時候,，他發(fā)現(xiàn)天體實際的運動軌跡和理論計算的不一致，于是間接推斷出宇宙里可能還存在一些不可見的物質(zhì),，也就是所謂的暗物質(zhì),。

熟悉的高中味道 Credit：Wiki

在計算過程中，我們最為有力的武器就是引力,，牛頓的萬有引力定律告訴我們,，一切有質(zhì)量的物體都存在引力，只要知道了相對距離和物體的質(zhì)量分布等信息,，物體間的引力大小就可以被準(zhǔn)確的計算,。

然而，在太空中,，萬有引力定律卻好像失算了,。運動的星體好像還受到了其他的力，從而偏離了預(yù)測的軌道,，而暗物質(zhì)的出現(xiàn),，恰好可以提供這些“額外”的引力，幫助我們解釋天體的運行規(guī)律,。

雖然還沒有直接觀測到,，但是暗物質(zhì)的存在不斷被間接地證明。

根據(jù)引力透鏡效應(yīng),，分析局部區(qū)域的暗物質(zhì)分布 Credit：Wiki

我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),，許多星團的總質(zhì)量遠遠大于可見物質(zhì)的總質(zhì)量，也就是說,，我們能觀測到的只是屋子里燭光下的一隅,，還有未知的許多東西隱藏在黑暗里。聰明的你應(yīng)該就能想到,，這很大一部分“憑空出現(xiàn)”的質(zhì)量存在于我們觀測不到的物體上,，暗物質(zhì)就是承載這部分質(zhì)量的本體，它的樣貌隱藏在虛空中,，還不曾被我們發(fā)現(xiàn),。

目前，對暗物質(zhì)的研究多停留在間接的性質(zhì)層面,，物理學(xué)家們相信,，正是暗物質(zhì)把矮星系牢牢抓在了一起，不讓其中的天體各自飛散開去,。也正是這個原因,，S1流里很有可能夾帶了大量暗物質(zhì),，裹挾著向我們飛來。

在哈勃空間望遠鏡的觀測基礎(chǔ)上,，我們重構(gòu)了宇宙尺度上的暗物質(zhì)3D分布圖 Credit：Wiki

可能的驚喜

這次的風(fēng)暴不僅沒有讓科學(xué)家們感到恐慌,，反而使大家歡呼雀躍。因為我們根據(jù)種種理論推測,，準(zhǔn)備了各種各樣的檢測裝置，這次終于不是紙上談兵,，能真槍實彈地操練一把了,。

對于暗物質(zhì)的組成成分，科學(xué)界也沒有統(tǒng)一的定論,。其中的種子選手是一種叫做WIMP的粒子,，也就是弱相互作用有質(zhì)量粒子。除此之外還有軸子（axion）以及難以觀測的重子等等,。針對這些可能,，我們準(zhǔn)備了各式儀器，來對癥下藥,，只求一睹暗物質(zhì)的真容,。

為了做好萬全準(zhǔn)備，我們繼續(xù)使用了旁敲側(cè)擊的辦法,，通過了解S1流的本身特點來推測其中暗物質(zhì)的狀態(tài),，從而調(diào)整探測器的參數(shù)，力求發(fā)揮它們最大的功效,。

當(dāng)然,，這一次科學(xué)家也可能就搞砸了，說不定S1中沒有出現(xiàn)我們想找的暗物質(zhì),，又或許我們能有一些全新的發(fā)現(xiàn),，誰知道呢？

宇宙的構(gòu)成

NASA 哈勃空間望遠鏡得到的圖像,，顯示了 Abell 1689號星系團中心的暗物質(zhì)分布,。星系團里共有約1000個星系，無數(shù)的恒心跨過22億光年的距離,，與我們隔空相望,。Credit：NASA

1997年哈勃拍攝到了這張照片，我們發(fā)現(xiàn),，從星團發(fā)出的光線在引力作用下被'掰彎了',，這就是引力透鏡效應(yīng)的理論基礎(chǔ)。而要產(chǎn)生這樣的引力效果,，僅憑我們觀測到的天體質(zhì)量是不可能達到的,。

如果萬有引力定律還在正常運轉(zhuǎn),，就一定藏著我們看不見的質(zhì)量，它就是暗物質(zhì),。

如果我們沿著這個思路,，繼續(xù)推廣，整個宇宙里的星系之所以沒有隨著宇宙膨脹而散開,，甚至宇宙本身的膨脹速度之所以沒有更快,，這可能都是暗物質(zhì)帶來的結(jié)果。

科學(xué)家們推測的宇宙成分 Credit：Wiki

科學(xué)家預(yù)測,，整個宇宙中,，我們目前能觀測的物質(zhì)質(zhì)量(正常物質(zhì)) 只占了宇宙總質(zhì)量的4.6%，剩余95.4%的質(zhì)量可能都是看不見的暗物質(zhì)/暗能量,。

這樣說來,，那些我們看不見的，暗物質(zhì)構(gòu)成的虛空,，才是這個世界的真身,。

參考資料：

https://www./64094-dark-matter-hurricane.html