科學家在銀河系內發(fā)現暗物質“子暈”。

理論上，包裹著星系的暗物質“暈”是由大量“子暈”和“子子暈”組成的。

P. Madau / J. Diemand / M. Kuhlen

近日科學家通過辨別宇宙的精確自然時鐘——脈沖星脈沖中的細微差異，在距離我們只有3260光年的地方，在天文學意義上僅“咫尺之遙”的銀河系空間內，發(fā)現了一個看不見的巨無霸。

這個巨無霸位于銀河系中心方向，略高于銀道面，其質量相當于1000萬個太陽，大部分質量集中在一個直徑大約2600多光年的范圍內。

在1月29日的《物理學評論快報》上，來自美國阿拉巴馬大學亨茨維爾分校的Sukanya Chakrabarti等人認為，這個巨無霸是一個暗物質團塊，且是一種科學家以前從未發(fā)現過的類型——“子暈”。

所謂暗物質，是一種不發(fā)光、不吸收也不反射電磁波的不可見物質。它占宇宙質能總和（物質+能量）的26.8%，是普通物質（原子、分子等）的5倍多，主導著宇宙大尺度結構的形成。人們目前僅能通過暗物質引力對周邊宇宙的影響對此加以證實。因此也有人猜想，暗物質是來自另一個維度的引力滲透。

研究稱，包括我們銀河系在內的大部分星系，都“浸泡”在巨大的暗物質“暈（halo）”中。科學家推測這樣的“暈”中還存在著無數被稱為“子暈（subhalo）”的較小團塊，但一直未能找到觀測證據。現在，人們終于在距離太陽大約1000秒差距的地方，發(fā)現了一個。

暗物質“子暈”是在大質量暗物質暈內部，因引力約束而形成的較小尺度的暗物質結構。它們是在宇宙結構形成過程中，通過等級成團機制產生的次級暗物質團塊，可能會呈現出“暈中暈”的層級結構。例如暗物質“暈”中有“子暈”，“子暈”中可能還會包含更小的“子子暈”等?！白訒灐钡馁|量跨度極大。最大的可達星系團級——太陽的101?倍；最小的可能比地球還小。“子暈”在宿主“暈”內呈準各向同性分布。

發(fā)現“子暈”的難度相當大。研究人員在此過程中利用了一種名為“脈沖星”的恒星殘骸。脈沖星會以固定且極其精確的頻率發(fā)射無線電波。當這些無線電波在穿越空間到達地球過程中，可能會受引力影響而發(fā)生變化。通過分析這種極為細微的變化，人們就能推算出哪里可能有暗物質存在。

在分析了總計53顆脈沖星傳來的信號后，研究人員發(fā)現其中2顆相鄰脈沖星發(fā)出的脈沖信號速率會發(fā)生細微的變化，暗示這些信號可能受到了某種大質量物體的引力影響。

研究人員將附近總計19顆脈沖星納入了研究，發(fā)現該觀測結果無法用受到恒星或氣體云的影響來解釋，因此最大的可能就是暗物質在作祟。

鑒于暗物質理論對暗物質“子暈”的分布特點有不同的預言，如果科學家能夠繪制出銀河系內所有暗物質“子暈”的分布圖，那么暗物質的本質就呼之欲出了。而這，也正是研究人員接下來要努力的方向。

參考

Constraints on a dark matter subhalo near the sun from pulsar timing

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/29xz-nt5z