周一 · 知古通今|周二 · 牧夫?qū)?/p>

周三 · 風(fēng)月同天|周四 · 觀測(cè)指南

周五 · 深空探測(cè)|周六 · 茶余星話|周日 · 天象預(yù)報(bào)

翻譯：張瀚之

校對(duì)：牧夫校對(duì)組

編排：陶邦惠

后臺(tái)：朱宸宇

https://phys.org/news/2026-02-pulsar-hints-nearby-dark-halo.html

文章摘要

一組美國(guó)天文學(xué)家在物理評(píng)論快報(bào)上公布他們可能已經(jīng)檢測(cè)到了暗物質(zhì)子暈。這組天文學(xué)家來(lái)自阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校。他們發(fā)現(xiàn)了一團(tuán)看不見(jiàn)的暗物質(zhì)可能正在對(duì)附近的脈沖星施加微弱的引力牽引。如果這一結(jié)果得到證實(shí)，我們將獲得暗物質(zhì)在銀河系中的分布方式的新的線索！

暗物質(zhì)暈的分布。圖片來(lái)源：Chakrabarti et al.

? 暗物質(zhì)的結(jié)構(gòu)

盡管暗物質(zhì)從來(lái)沒(méi)有被直接觀測(cè)到，但是天文學(xué)家們估計(jì)暗物質(zhì)約占宇宙總質(zhì)量的 85%。目前最可靠的宇宙學(xué)模型預(yù)測(cè)這種不可見(jiàn)的物質(zhì)會(huì)形成巨大而彌散的暈，然后這個(gè)暈會(huì)完全包裹，比如銀河系，這樣的盤(pán)狀星系。這些暗物質(zhì)暈內(nèi)部理論上還應(yīng)當(dāng)分布著大量被稱為暗物質(zhì)子暈的稍微小一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。如果理論預(yù)測(cè)是正確的，那么這類子暈應(yīng)當(dāng)在整個(gè)銀河系中大量存在。即使它們的質(zhì)量高達(dá)太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)千萬(wàn)倍，它們對(duì)可見(jiàn)物質(zhì)產(chǎn)生的引力影響十分有限。所以，迄今我們都很難探測(cè)到它們。

?脈沖星成為宇宙計(jì)時(shí)器

為了能尋找這些難以捉摸的結(jié)構(gòu)，Chakrabarti的團(tuán)隊(duì)將目光投向了脈沖星。脈沖星是一類高磁化、快速自轉(zhuǎn)的中子星。脈沖星的磁極會(huì)發(fā)射出強(qiáng)烈的電磁輻射束。由于脈沖星的磁軸通常與自轉(zhuǎn)軸不對(duì)齊，這些輻射束會(huì)在天空中掃出圓形軌跡。如果輻射束周期性地掃過(guò)地球的視線方向，脈沖星就會(huì)表現(xiàn)出極其穩(wěn)定的“脈沖”信號(hào)，使其成為宇宙中最精確的天然時(shí)鐘之一。

如果脈沖星向或者遠(yuǎn)離地球加速運(yùn)動(dòng)，脈沖波到達(dá)地球的時(shí)間就會(huì)發(fā)生微小變化。通過(guò)捕捉這種細(xì)小的差距，天文學(xué)家可以以極高的精度測(cè)量它的加速度。在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)分析了一對(duì)罕見(jiàn)的脈沖星雙星系統(tǒng)的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)還研究了附近的孤立脈沖星。他們發(fā)現(xiàn)在不存在任何外部影響的情況下，這個(gè)雙星系統(tǒng)的計(jì)時(shí)結(jié)果應(yīng)當(dāng)顯示出一個(gè)僅由兩顆恒星相互引力控制的穩(wěn)定橢圓軌道。

? 證據(jù)表明存在一個(gè)未被觀測(cè)到的大質(zhì)量天體

然而，有跡象表明這些脈沖星的運(yùn)動(dòng)正受到額外質(zhì)量源的擾動(dòng)。這種力量似乎在輕微地將脈沖星拉離預(yù)期軌道。隨后，研究團(tuán)隊(duì)利用 原子氫和分子氫分布數(shù)據(jù)，對(duì)這片宇宙中可能解釋這一異常的恒星、氣體云或其他普通物質(zhì)進(jìn)行了全面搜索，但發(fā)現(xiàn)一個(gè)合理的解釋理由。

根據(jù)軌道偏移的幅度，必須有一個(gè)質(zhì)量約為數(shù)千萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的不可見(jiàn)天體在起作用。這樣的天體與暗物質(zhì)子暈的理論預(yù)期高度吻合，并且它距離太陽(yáng)僅有幾千光年（在銀河尺度上算是相當(dāng)近的距離）。

?我們?cè)趺创_定這就是暗物質(zhì)？

不過(guò)這個(gè)信號(hào)是否真的是暗物質(zhì)子暈，仍然存在相當(dāng)大的不確定性。脈沖星雙星系統(tǒng)本身就十分罕見(jiàn)，在我們把搜索推廣到更大范圍之前，可能還需要來(lái)自其他獨(dú)立觀測(cè)證據(jù)的支持。

即便如此，研究團(tuán)隊(duì)仍希望他們的結(jié)果能夠成為繪制銀河系暗物質(zhì)子結(jié)構(gòu)分布圖的重要第一證據(jù)，并且能最終幫助我們理解，為什么在宇宙中占據(jù)主導(dǎo)地位的暗物質(zhì)，會(huì)如此令人沮喪地難以被直接捕捉。

責(zé)任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

微信公眾號(hào)：astronomycn

模擬宇宙中的暗物質(zhì)。圖片來(lái)源：Tom Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

謝謝閱讀