从星系成长、聚集成星系团到巨大宇宙结构,都由我们看不到的暗物质及暗能量牵引控制,但暗物质至今仍蒙着未知面纱。最近科学家提出,大爆炸后若存在高度不稳定的“轴子星”,或能帮我们揭露暗物质背后秘密。
爱因斯坦广义相对论表明宇宙约 85% 物质由未知暗物质形式构成,而“轴子”是能解释暗能量、暗物质的假想轻质量粒子,1977 年首次理论化提出,被认为是难以捉摸的暗物质主要候选粒子之一。
由于轴子质量极低,必须大量存在且密集堆积在特定区域才能解释星系缺失的质量,由于量子物理定律,轴子开始一致行动,科学家表示,暗物质晕中心可能因此存在大量轴子组成的“轴子星”,有能力像超新星、普通恒星一样加热宇宙。
但这些轴子星寿命不像环绕星系的暗物质晕那么长,伦敦国王学院团队因此提出新方法来寻找假设粒子“轴子”是否存在,以及轴子是否为构成宇宙大部分暗物质的基本粒子。
团队指出,轴子星在超过一定质量阈值后会开始不稳定、爆炸释放电磁辐射和光子,若轴子星在宇宙诞生后 5,000 万~5 亿年期间已形成,就可能加热存于大爆炸和形成首批恒星的星系间气体,向宇宙注入额外能量从而改变宇宙微波背景(CMB),而我们目前能利用无线电波与21 厘米测量法对其进行观察。
寻找宇宙微波背景可能因轴子星而改变,可能是测量类轴子暗物质的一种间接方法,透过寻找早期或当今宇宙轴子星爆炸讯号,或能追踪迄今为止未被观测过的轴子。
新论文发表在《Physical Review D》期刊。