看不見卻無所不在 暗物質「古怪離奇」
最近，天文學家判斷最近矮星系放射的伽瑪射線來自暗物質，而分析十億光年之遙的星系團發現暗物質的存在方式出乎意料，有科學家認為暗物質可能是流體，超出想像的「古怪離奇」。
據英國《每日郵報》近日報導，參與研究的美國卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）、布朗大學（Brown University）和英國劍橋大學 （Cambridge university）的科學家表示，來自於9.8萬光年遠的矮星系網罟座2（Reticulum 2），其伽馬射線遠遠超過正常量。
這些科學家使用美國太空總署的費米伽瑪射線太空望遠鏡，經過幾年的觀察、分析和對比來自距離地球最近的矮星系網罟座2及周圍其他區域伽瑪射線的巨大差異。
該研究的主要作者、卡內基梅隆大學的吉林格-薩梅斯（Alex Geringer-Sameth）說：「觀測數據顯示，某些物質正從矮星系的方向釋放伽瑪射線。」而這些伽瑪射線超過正常的星系背景輻射量，「目前其他的理論無法解釋，因此判斷可能是暗物質的一種信號。」
布朗大學的霍斯阿帕斯（Savvas Koushiappas）教授說：「在探索暗物質的研究中，長期以來認為矮星系的伽瑪射線信號會提供很強的證據。但觀測到這種天文現象，還是第一次。」
矮星系網罟座2的高能伽瑪射線，中心亮部顯示極強的放射性。（圖片來源：NASA/DOE/Fermi-LAT）
報導說，如果該理論正確，那麼大量的伽瑪射線應該來自於含有很多WIMP的地方，如星系的中心。但是，黑洞和脈衝星也會放射大量的高能射線，這會造成混淆，很難分清是否一定是來自暗物質的信號。
費米伽瑪射線太空望遠鏡。（圖片來源：NASA）而科學家認為矮星系沒有其他的伽瑪射線來源，因此是觀察伽瑪射線的理想星系。霍斯阿帕斯教授說：「（矮星系）基本是很乾淨、安靜的系統。」矮星系是一種比較小的星系，只有數十億顆恆星，而我們銀河系是由二千至四千億顆恆星組成。
參與該研究的劍橋大學沃克（Matthew Walker）教授說：「觀測暗物質的重力效應很少能說明它的粒子運動特點。目前發現的非重力特徵說明暗物質的運動像粒子，但有點可望而不可及。不過，那裡出現伽瑪射線以及暗物質正處於射線輻射的方向，這個現象很有趣。」
據英國《每日郵報》報導，科學家提出一些不同看法，認為暗物質是液體，或根本不存在，甚至有科學家認為暗物質「比我們之前想像的更古怪離奇。」
瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）及英國愛丁堡大學（University of Edinburgh）、杜倫大學（Durham University）和倫敦大學學院（University College London）的科學家分析哈伯太空望遠鏡和錢卓拉（Chandra）X射線天文台測量72個星系團的數據，得到出人意料的結果：星系團發生碰撞時，暗物質「粒子」可以通過相互穿透。
哈伯太空望遠鏡。（圖片來源：NASA）報導說，這個理論更為重要的意義是，否認暗物質的粒子構成說。洛桑聯邦理工學院哈維（David Harvey）博士說：「我們發現，星系發生碰撞時，暗物質之間無任何影響，暢通無阻。」
暗物質粒子自身不發生造成自身減速的相互作用。相反，暗物質和可見物質之間發生「非重力性」的相互作用。哈維博士解釋說，他們提出的理論否認諸如「暗質子」及「暗光子」的暗物質粒子模型。
錢卓拉X射線天文台。（圖片來源：NASA）另據BBC報導， 倫敦大學學院馬拉德太空科學實驗室（Mullard Space Science Laboratory）的凱卿（Tom Kitching）博士解釋說，測量星體的位置、星系的質量分佈以及氣體的分佈位置，得出星系團存在暗物質的可能性大於99.99999999999%。
但是凱卿博士認為，根據目前觀測結果以及推測的暗物質性質，「暗物質」這個術語不好，應稱為「透明物質」或「清亮物質」等其他名詞，凱卿博士說：「我喜歡使用『未知物質』（不被人知道的物質）來描述。」
可見物質和暗物質在宇宙中的分布（左：可見物質；右：暗物質）。（圖片來源：NASA）杜倫大學天文計算研究所的麥希（Richard Massey）說：「我們看不見風，但是因為樹葉在飄，所以知道風在那兒。暗物質與這個類似，我們看不見它，但是它能把周圍的物質推走。」
而暗物質極難被觀測到。麥希博士說：「暗物質到處都是，在我們的銀河系中，地球上，正在穿過我們的身體，但是對我們沒有任何作用。如果你的頭撞到暗物質牆，你的頭會直接穿過去。」
科學家觀測星系間的碰撞，發現暗物質的性質難以研究。（圖片來源：NASA/ESA/D. Harvey/R. Massey）《探索》（discovery）引述哈維博士的話說：「還有一些物質需要鑑別是否是『暗物質』。探索不會停止，我們可能離答案更近了。 這些『天文意義上的巨大的』粒子撞擊終於讓我們一瞥周圍存在的觸及不到的暗物質世界。」
據英國《每日郵報》近日報導，參與研究的美國卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）、布朗大學（Brown University）和英國劍橋大學 （Cambridge university）的科學家表示，來自於9.8萬光年遠的矮星系網罟座2（Reticulum 2），其伽馬射線遠遠超過正常量。
這些科學家使用美國太空總署的費米伽瑪射線太空望遠鏡，經過幾年的觀察、分析和對比來自距離地球最近的矮星系網罟座2及周圍其他區域伽瑪射線的巨大差異。
該研究的主要作者、卡內基梅隆大學的吉林格-薩梅斯（Alex Geringer-Sameth）說：「觀測數據顯示，某些物質正從矮星系的方向釋放伽瑪射線。」而這些伽瑪射線超過正常的星系背景輻射量，「目前其他的理論無法解釋，因此判斷可能是暗物質的一種信號。」
布朗大學的霍斯阿帕斯（Savvas Koushiappas）教授說：「在探索暗物質的研究中，長期以來認為矮星系的伽瑪射線信號會提供很強的證據。但觀測到這種天文現象，還是第一次。」
矮星系網罟座2的高能伽瑪射線，中心亮部顯示極強的放射性。（圖片來源：NASA/DOE/Fermi-LAT）伽瑪射線和暗物質
據物理學網站Phys.org報導，目前普遍被人接受的理論認為，暗物質有它自己的粒子——大質量弱相互作用粒子（WIMP）。成對的WIMP相遇時，會發生湮滅（annihilate），因此釋放高能量伽瑪射線。報導說，如果該理論正確，那麼大量的伽瑪射線應該來自於含有很多WIMP的地方，如星系的中心。但是，黑洞和脈衝星也會放射大量的高能射線，這會造成混淆，很難分清是否一定是來自暗物質的信號。
費米伽瑪射線太空望遠鏡。（圖片來源：NASA）參與該研究的劍橋大學沃克（Matthew Walker）教授說：「觀測暗物質的重力效應很少能說明它的粒子運動特點。目前發現的非重力特徵說明暗物質的運動像粒子，但有點可望而不可及。不過，那裡出現伽瑪射線以及暗物質正處於射線輻射的方向，這個現象很有趣。」
出乎意料的「古怪離奇」
令人驚訝的是，科學家在其他的研究發現，暗物質可能不是由粒子組成。瑞士和英國的科學家透過觀測十億光年遠的星系團碰撞情況，認為暗物質可能「比我們想像的更古怪離奇」。據英國《每日郵報》報導，科學家提出一些不同看法，認為暗物質是液體，或根本不存在，甚至有科學家認為暗物質「比我們之前想像的更古怪離奇。」
瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）及英國愛丁堡大學（University of Edinburgh）、杜倫大學（Durham University）和倫敦大學學院（University College London）的科學家分析哈伯太空望遠鏡和錢卓拉（Chandra）X射線天文台測量72個星系團的數據，得到出人意料的結果：星系團發生碰撞時，暗物質「粒子」可以通過相互穿透。
哈伯太空望遠鏡。（圖片來源：NASA）暗物質粒子自身不發生造成自身減速的相互作用。相反，暗物質和可見物質之間發生「非重力性」的相互作用。哈維博士解釋說，他們提出的理論否認諸如「暗質子」及「暗光子」的暗物質粒子模型。
錢卓拉X射線天文台。（圖片來源：NASA）但是凱卿博士認為，根據目前觀測結果以及推測的暗物質性質，「暗物質」這個術語不好，應稱為「透明物質」或「清亮物質」等其他名詞，凱卿博士說：「我喜歡使用『未知物質』（不被人知道的物質）來描述。」
看不見 卻無所不在
科學家認為，我們宇宙中的物質至少80%是暗物質，因其既不吸收也不放射光線等性質，故僅能透過間接方法推測。有時採取觀察暗物質對極其遙遠星系的影響的方法，來探索暗物質自身或與其他物質發生的相互作用。可見物質和暗物質在宇宙中的分布（左：可見物質；右：暗物質）。（圖片來源：NASA）而暗物質極難被觀測到。麥希博士說：「暗物質到處都是，在我們的銀河系中，地球上，正在穿過我們的身體，但是對我們沒有任何作用。如果你的頭撞到暗物質牆，你的頭會直接穿過去。」
科學家觀測星系間的碰撞，發現暗物質的性質難以研究。（圖片來源：NASA/ESA/D. Harvey/R. Massey）
