惰性中微子疑是暗物質“神秘家族”成員

通過ESA和NASA高能觀測天文臺的使用，天文學家找到了一條饒有興趣的線索，觀測成果似乎指向了琢磨不透的暗物質，人們對暗物質的性質知之甚少，這是一種既不發射、也不吸收光的物質，科學家主要通過暗物質的引力作用探測到了它們的存在，暗物質影響了包括恆星和星系在內的其它物體的運動軌跡和外觀。暗物質的引力作用提供了間接證據，天文學家從觀測數據中得出了一個基本結論，暗物質在所有的宇宙物質類型中佔據了支配地位或發揮了主導作用。直到目前爲止，科學家對暗物質的性質認識模糊，對不透明的暗物質“聖神家族”有多種多樣的解讀。

暗物質的“家族成員”有一個共同的特點，它們躲藏在黑暗的天地，暗物質的引力作用力極爲強大，隱蔽性極高，科學家使用了探尋暗物質存在的各種方法，但絕非易事。天文學家找到了一條探索暗物質奧秘的線索，宇宙中的星系團是他們觀測的對象，星系是宇宙中最大物質數量的聚集體，驚人數量的天體物質在引力作用下融合爲一個整體。星系團包含了數以百計的星系，在星系之間填充了巨量的熱氣體。天文學家在測量和計算星系團的物質聚合中發現，星系團內的天體和氣體物質只佔整個星系團總體物質數量的五分之一，其餘五分之四的物質以暗物質的形式分佈於星系團。

星系內熱氣體的主要成分是氫原子，它們在1000多萬攝氏度的高溫發射出X—射線，熱氣體的其它元素髮射了額外的X—射線，額外的光譜線有特別的波長。通過對ESA的XMM—牛頓望遠鏡和NASA的錢德勒太空望遠鏡的使用，天文學獲得了X—射線不同特徵光譜線的觀測數據。歐洲和美國航天局的高性能望遠鏡對73個星系團進行了觀測，無意之中發現了一個引人入勝的光譜信號，昏暗信號有過去從未看到的波長。奇特的昏弱信號可能不是已知元素髮射的，天文學家過去沒有記錄這種波長奇特的信號，似乎不是由人們已知的元素髮射的，而是由未知元素髮射的信號。

天文學家記錄和標記了已知元素的光譜信號，新發現的波長信號似乎不在記錄和標記的元素之內。位於馬賽諸塞州坎布里奇的哈佛—斯密森尼天體物理中心的埃斯拉·巴爾巴爾博士解釋說，也許需要在普通物質以外的領域尋求奇特信號來源的解釋。普通物質以外有所謂的“惰性中微子”物質，奇特的暗物質粒子可能是某種奇異的亞原子粒子，科學家預言了它們的存在，卻沒能探明它們的真實性，奇特的波長信號可能是“惰性中微子”產生了衰減輻射。普通中微子的物質含量非常低，它們的弱核力和引力與普通物質粒子產生了非常少量的相互作用。

惰性中微子和普通物質粒子僅發生微弱的引力相互作用，根據惰性中微子的特點將它們納入暗物質的候選名單。巴爾巴爾博士解釋說，假如新的觀測結果是正確的，那麼星系團中暗物質的一部分是由惰性中微子構成的，惰性中微子就是暗物質的一種類型。天文團隊觀測了73個星系團，它們處在太空不同距離的位置上，跨越了超大的太空區域，近的星系團距離地球爲幾億光年，遠的星系團距離地球爲幾十億光年，天文團隊將不同星系團的觀測數據集合在一起，重點觀測了英仙座星系團，它是銀河系所在星系團的鄰居，在這個大質量的物質結構體，天文學家在多次觀測和數據分析的基礎上發現了之前未有的昏暗信號。

天文學家和物理學家對奇特信號發現的科學意義保持了謹慎態度，通過X—MM牛頓望遠鏡、錢德勒望遠鏡和其它高性能望遠鏡的觀測，他們對被觀測的星系團進行了深入研究，還將觀測更多的星系團，確認和證實某種暗物質粒子。歐航局負責X—MM牛頓望遠鏡的科學家諾伯特·沙特爾解釋說，奇特性X—射線信號的發現有賴於X—MM牛頓望遠鏡強大的觀測性能，它在不同的波長範圍接收大量的X—射線，以前被認爲不可能的發現現在變成了可能。X—MM牛頓望遠鏡幫助科學家第一次探測了潛在的暗物質粒子信號，惰性中微子構成了某種暗物質粒子的信號源。重要線索的發現提高了科學團隊對暗物質粒子奇異性的認識。好似在黑夜世界中閃亮的燈塔，指引了暗物質粒子發現的航向。《天體物理學》雜誌發表了團隊的觀測成果。

（編譯：2014-6-30）