天文學家們已經花了數十年時間尋找暗物質,主要是透過觀察那些不存在的光線,但這種策略大多數情況下都未能奏效。如今,一組研究人員嘗試了一種根本不同的方法。他們並非尋找天空,而是傾聽時間本身。通過研究遙遠脈衝星的微小變化,科學家報告指出,在我們的銀河系角落附近,有一個龐大的不可見物體正悄然漂移。研究作者指出:「利用脈衝星的加速度,我們首次識別並限制了銀河系內一個暗物質亞暈的性質。」如果這一解釋成立,這將是迄今為止最強的暗物質形成緊湊塊狀的暗示,而其中一個可能足夠接近,能夠影響恆星卻從未顯露其存在。
研究人員並未嘗試直接觀察暗物質,而是提出了一個更簡單的問題:是否有重物體在附近,即使它是不可見的?為了回答這個問題,他們依賴脈衝星,這些天體就像宇宙的計時器,快速旋轉並以驚人的一致性發出無線電信號。在正常情況下,這些信號之間的間隔幾乎不變。研究團隊專注於一個特別有用的設置——一顆脈衝星與伴星的軌道運動。這種系統的運動是相當清楚的,類似於行星繞著太陽的可預測軌跡。如果沒有其他因素干擾,脈衝星信號的時序應該幾乎完美地匹配這種預期運動。
然而,當科學家檢查數年的時序數據時,發現有些地方似乎不太對勁。脈衝星的信號顯示出微小的變化,這表明系統正被拉向一個方向。這種效應雖然極其微小,但卻是一種持續的模式,指向重力而非隨機噪音。為了檢查普通物質是否可能是原因,研究人員在周圍區域尋找任何可見的物體,看看是否可能施加這樣的拉力。他們檢查了詳細的星圖,並搜尋氣體雲,但並未找到任何能解釋這一擾動的物體。
隨著普通物體的缺失,唯一的解釋便是一個不可見的質量集中。通過估算此拉力必須有多強才能導致觀察到的時序變化,研究團隊得出結論,這個隱藏的物體需要比太陽重幾千萬倍。這一質量遠遠超過一顆恆星或小星團的範疇,卻與理論預測的暗物質亞暈相符——一個在銀河系中靜靜移動的暗物質緊湊塊,足夠接近以影響附近的脈衝星卻從未暴露其存在。
如果這一發現得到確認,將會標誌著科學家研究暗物質的轉折點。天文學家可能不再依賴遙遠的星系碰撞或罕見的引力透鏡事件,而是能夠利用脈衝星作為散布在銀河系中的超靈敏引力傳感器,來探查更接近的暗物質。隨著時間的推移,這種方法將有助於繪製銀河系的隱藏結構,並檢驗有關暗物質成分的競爭理論。研究作者指出,他們的研究「提供了一個原則證明,證明了探測附近低質量亞暈的可能性,並對許多天體物理學領域產生影響,包括理解暗物質的性質及星系形成」。
不過,這些發現也有重要的警告。脈衝星雙星系統相對稀少,而微妙的時序效應有時會源於不太明瞭的天體物理過程。因此,在科學家能夠有信心地說一個暗物質亞暈被檢測到之前,仍需更多的觀測和獨立信號。研究作者補充道:「隨著直接加速度測量的數量和精度不斷增加,我們將能對銀河系內的暗物質子結構進行更精確的限制。」該研究已發表在《物理評論快報》期刊上。




