天体物理学家的研究可能为寻找暗物质提供

来源:uux.cn/? 2024年美国物理学会 据克莱姆森大学(Cindy Landrum):暗物质是科学界最大的奥秘之一。
它不会吸收、反射或发光,所以我们看不到它。
但它的存在是由它对星系的引力效应所暗示的。
尽管暗物质约占宇宙的85%,但科学家对其基本性质知之甚
【千问解读】
天体物理学家的研究可能为寻找暗物质提供线索。
来源:uux.cn/? 美国物理学会
据克莱姆森大学(Cindy Landrum):暗物质是科学界最大的奥秘之一。
它不会吸收、反射或发光,所以我们看不到它。
但它的存在是由它对星系的引力效应所暗示的。
尽管暗物质约占宇宙的85%,但科学家对其基本性质知之甚少。
理论比比皆是,克莱姆森大学博士后亚历克斯·麦克丹尼尔的研究为暗物质的性质提供了一些迄今为止最严格的约束。
他的研究还揭示了一个小信号,如果是真的,可能在未来十年左右的某个时候得到证实。
这项研究发表在《物理评论D》杂志上。
麦克丹尼尔说:“随着数据的收集和未来的新发现,这个小小的提示可能会变成对暗物质模型的非常具体的探测。
”。
探测暗物质将是开创性的。
“暗物质是天体物理学中最重要的东西之一,我们对此几乎一无所知。
发现它将是一个巨大的突破,”克莱姆森物理与天文系副教授、麦克丹尼尔的顾问Marco Ajello说。
“无论谁发现,都可能获得诺贝尔奖。
这太大了。
”
在这项工作中,麦克丹尼尔和合作者正在矮星系中寻找自湮灭为普通物质和伽马射线的暗物质,伽马射线是一种最高能级的光。
矮星系是研究的理想之选,因为它们体积小,富含暗物质,而且大多缺乏其他可能污染研究结果的天体物理现象,如气体、尘埃和超新星。
麦克丹尼尔说:“我们之所以寻找这些,是因为理想情况下,它们会给我们一个干净的信号,或者让我们排除某些粒子理论。
”。
一些模型预测暗物质具有一定的质量或横截面,这是由于粒子的相互作用而发生特定事件的概率。
这将决定研究人员对伽马射线的预期。
他说,如果他们看不到这一点,他们可以排除这些质量和横截面。
克莱姆森大学前博士后、该研究的合着者克里斯·卡文说:“在这篇论文中,我们做了更多的排除,说暗物质不可能有这些质量或横截面。
”。
Karwin现在是美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的博士后。
“但与之前的研究相比,我们确实开始看到一些迹象,可能是来自这些系统的信号。
”
麦克丹尼尔的研究使用了更大的样本,其中包括额外发现的矮星系和比以前研究更多的数据。
他在研究中包括了大约50个矮星系,但他表示,随着新的、更强大的望远镜在不久的将来上线,他预计这个数字将增加到150到200个。
“新望远镜基本上是矮星系探测器,”他说。
“我们预计,通过这些改进,我们有可能实现真正的检测,而不是只有一点点信号提示。
”
Ajello补充道,“如果(信号)是真实的,最终就会得到证实。
”
新研究称,新生气态行星可能出奇地平坦
鸣谢:uux.cn/美国国家航空航天局/JPL加州理工学院 据对话迪米特里斯·斯塔马特洛斯:一颗新的行星在一个由气体和尘埃组成的旋转圈里开始了它的生命,这个旋转圈被称为原太阳盘。
我和我的同事利用计算机模拟显示,这些盘中的新生气体行星很可能具有令人惊讶的扁平形状。
这一发现发表在《天文学和天体物理学快报》上,可能会增加我们对行星形成的确切了解。
观察刚刚形成并仍在其原太阳盘中的原行星是极其困难的。
到目前为止,只有三颗这样年轻的原行星被观测到,其中两颗在同一个系统PDS 70中。
我们需要找到年轻的系统,距离我们的望远镜足够近,能够探测到来自行星本身的昏暗光线,并将其与圆盘的光线区分开来。
行星形成的整个过程只持续几百万年,从天体物理学的角度来看,这不过是一眨眼的功夫。
这意味着我们需要运气才干在形成过程中抓住它们。
我们的研究小组进行了计算机模拟,以确定气态原行星在行星摇篮中各种热条件下的特性。
模拟具有足够的分辨率,能够从早期阶段跟踪盘内原行星的演化,当时它只是盘内的一个冷凝物。
这种模拟对计算要求很高,是在英国天体物理超级计算设施DiRAC上运行的。
通常情况下,一个圆盘内会形成多个行星。
研究发现,原行星的形状被称为扁球体,像Smarties或M & M‘s,而不是球形。
它们重要通过两极而不是赤道吸入气体来增长。
从技术上讲,我们太阳系中的行星也是扁球体,但它们的扁平度很小。
土星的扁平率为10%,木星为6%,而地球仅为0.3%。
相比之下,原行星的典型扁平率为90%。
这种变平将影响原行星的观测属性,在解释观测结果时需要考虑到这一点。
行星是如何开始的 最广为接受的行星形成理论是“核心吸积”理论。
根据这个模型,比沙子还小的微小尘埃颗粒相互碰撞,聚集在一起,逐渐成长为越来越大的物体。
这实际上就是你床下的灰尘没有清理时的情况。
一旦形成足够大质量的尘埃核心,,它就会从圆盘中吸取气体形成一颗气态巨行星。
这种自下而上的方法需要几百万年的时间。
相反的,从上到下的方法,是磁盘不稳定理论。
在这个模型中,伴随年轻太阳的原太阳盘是引力不稳定的。
换句话说,它们太重而无法维持,因此碎裂成碎片,进而演变成行星。
核心吸积理论已经存在很长时间了,它可以解释我们太阳系如何形成的许多方面。
然而,盘的不稳定性可以更好地解释我们近几十年来发现的一些系外行宇宙岛统,例如那些气态巨行星的轨道距离其主太阳非常非常远的系统。
这一理论的吸引力在于行星的形成非常快,在几千年内就形成了,这与表明行星存在于非常年轻的盘中的观察结果一致。
我们的研究重点是通过圆盘不稳定性模型形成的气态巨行星。
它们是扁平的,因为它们是由一个原来扁平的结构原太阳盘压缩形成的,还因为它们的旋转方式。
没有平坦的地球 尽管这些原行星总体上非常平坦,但它们的内核最后将演变为我们所知的气态巨行星没有那么平坦——只有大约20%。
这只是土星扁率的两倍。
随着时间的推移,它们有望变得更加球形。
像地球和火星这样的岩石行星无法通过圆盘不稳定性形成。
人们认为它们是由灰尘颗粒慢慢聚集成鹅卵石、岩石、千米大小的物体并最后形成行星而形成的。
它们密度太大,即使是新生的也不会明显变平。
地球年轻时不可能被压扁到如此高的程度。
但是我们的研究确实支持在某些行宇宙岛统的某些世界中圆盘不稳定性的作用。
我们现在正从系外行星发现的时代转向系外行星表征的时代。
许多新的观测站即将投入使用。
这些将有助于发现更多嵌入其圆盘的原行星。
计算机模型的预测也变得越来越复杂。
这些理论模型和观测结果之间的比较使我们越来越接近理解我们太阳系的起源。
研究人员在火星磁鞘中发现喷射流
鸣谢:美国宇航局/GSFC 据by Sara-Lena Brnnstrm, Umea University:来自于默奥大学和基律纳瑞典空间物理研究所的研究小组利用美国宇航局的MAVEN航天器收集的数据,在火星的磁鞘中发现了喷流。
这是第一次在地球以外的行星的磁鞘中发现这样的喷流。
研究结果发表在《科学进展》杂志上。
磁鞘喷流是磁鞘中一团流动的等离子体。
它的特点是比周围环境更快或更密集,有时既快又密集。
磁鞘是太空中太阳风被迫围绕行星流动的部分。
领导这项研究的于默奥大学副教授赫伯特·古内尔说:“磁鞘中的喷流在地球附近已经被观察了25年,我们真的很好奇它们是否能在其他地方被发现。
” 美国宇航局的MAVEN飞船自2014年以来一直在火星轨道上运行,以研究火星大气及其与太阳风的相互作用。
观察位置。
三次观测期间MAVEN航天器在火星太阳轨道(MSO)坐标中的位置。
投影到(A)x-y,(B)x-z和(y-z平面上的航天器位置。
(D)航天器在圆柱坐标系中的位置,其中纵轴代表到MSO x轴的距离。
箭头显示了每个面板平面中速度分量的方向。
速度是标准化的,所以所有的箭头都有相同的长度。
y-z平面(C)中的分量比其他分量小得多。
虚线和实线示出了两个不同参数集的模型弓形激波(27)。
在一次喷流观测中,航天器移动了大约100到200公里,这比图中标记位置的符号要小。
信用:科学进展(2023)。
DOI: 10.1126/sciadv.adg5703 “在MAVEN之前,只有在地球周围,我们的卫星上的仪器速度足够快,可以探测到喷流。
但是,我们是否能在火星上找到它们并不明显,因为这两个星球之间存在着重要的差异。
比如火星比地球小,缺乏全球磁场,所以火星上的磁鞘比地球上的小很多。
尽管有这些差异,我们现在知道火星也有磁鞘喷流,”赫伯特·古内尔说。
“我们已经看到磁鞘喷流产生波,它们可以穿过整个磁鞘,进入更深处的更强磁场区域。
我们刚刚发现它们存在于火星上,进一步了解它们以及它们在火星和太阳风相互作用中扮演的角色将是令人兴奋的。
”