暗物質或許並沒有那麼“暗”：與同類發生反應

新浪科技訊 北京時間4月21日消息，據國外媒體報導，想象你有兩把槍，這兩把槍分別放置在相距很遠的位置上並互相朝對方射擊。如果這兩把槍射出的是子彈，那麼大多數子彈都不會發生相撞，發生兩顆子彈迎頭碰撞的幾率是非常非常低的；而如果這兩把槍射出的是液體泡沫，這麼這兩團泡沫就會迎面相撞並粘在一起；最后，如果這兩把槍射出的是中 微子，那麼這些中微子將會直接從空間中穿行而過，而不會受到任何外界的影響或擾動。

當宇宙進行這樣的實驗時，它會同時射出這三樣“子彈”——星系中單個的恆星就像散彈槍射出的固體子彈，當兩個星系迎面相撞時，大部分恆星都不會發生碰撞，因為相比巨大的空間，恆星顯得太過渺小空曠；而星系中的中性氣體就像液體泡沫，當碰撞發生時它們會減速，釋放能量並相應發生溫度的升高，從而生X射線輻射；最后，構成星系大部分質量的其實是一種我們根本看不到的東西——暗物質，它們就像前面所舉案例中的中微子，不會跟任何恆星或氣體或它們自身發生任何反應。我們得知它們存在的唯一方法便是對其引力效應的探測。

本文中展示的“子彈星系團”(Bullet Cluster)是人們發現的首個星系團相撞案例。這張圖像中的恆星星光是由哈勃空間望遠鏡拍攝的，其中的中性氣體發出X射線輻射，這一波段的信號由錢德拉塞卡X射線空間望遠鏡獲取(以粉色表示)，而暗物質則需要借助引力探測才能察覺(以藍色表示)。在這一星系團中氣體的質量遠遠超過恆星的質量。可以看到在撞擊發生時，這些中性氣體的位置滯后於恆星，但暗物質則完全沒有表現出任何減速的跡象。

由英國杜倫大學教授理查德·梅塞(Richard Massey) 領銜的一個天文學家小組正在對星系，星系團和星系群之間的相撞案例進行研究。他們試圖繪製出相撞發生區域背后的背景星系地圖，因為如果你能夠知道背景星系的光線發生扭曲的程度，你也就能夠判斷其中的暗物質成分究竟有沒有由於相撞的發生而與氣體物質或其他暗物質之間發生相互作用並減速，也或者它們根本不受任何影響。在第一批進行觀測的72個星系團或星系群相撞案例中，梅塞的小組沒有觀測到暗物質出現任何的減速跡象。

然而某些有趣的事情出現了。當他們對另外一個案例——星系團“阿貝爾3827”(Abell 3827)進行觀測時，情況似乎有些不同——此前觀測的所有星系團相撞案例中，暗物質都沒有表現出任何減速或受到影響的跡象，但在“阿貝爾3827”的案例中，其中的暗物質似乎與恆星之間出現了分離，這是人類首次觀察到這樣的現象。

對於這種現象，可能存在以下三種解釋：

1)這一碰撞案例是特殊的，或許發生於更慢的時間尺度上，從而允許非常微小的摩擦力逐漸發生累積；

2)存在某種由正常的，與暗物質無關的天體物理效應，對這類較小的星系團生這樣的影響效果，但對於其他更大型的星系團則不會起作用；

3)這是一次觀測誤差，而非真實事件；

其中的第三種可能性是必須最先予以排除的。我們所觀測的這一星系大致距離地球14億光年，而圖像中正常物質和暗物質之間的分離距離約為5000光年，還不到10萬分之一。其統計顯著性僅有約3.3σ，這就意味存在大約0.1%的可能性這是一次觀測誤差導致的假象。在物理學上，一般要求置信度要達到5σ才可以宣稱取得了一項新發現。

然而與此同時，我們也不應忽視我們有可能觀測到了首例暗物質與其同類發生反應的首個案例的可能性。如果這一點得到證實(不管以何種方式)，都將極大推進我們對於這種神秘物質本質屬性的理解。暗物質構成了我們宇宙中物質成分的大部分。(晨風)