银河系发现14个反物质天体?科学家检测后,给出了怎样的答案?

1932年,物理学家安德森发现了正电子,轰动了世界(www.rbbL.net)。这一次发现证实了反物质的存在,向我们展示了另一个物理世界。

在此之前,著名的物理学家狄拉克通过他的狄拉克方程,已经预言了反物质的存在。他当时选择提出一种名叫狄拉克海的概念来解释,如今反物质的出现,彻底解决了这个问题。

反物质和普通物质拥有相反的电荷,但质量等其他性质是相同的。二者无法共存,一旦物质与对应的反物质相遇,就会发生湮灭现象,二者转化为巨大的能量,能量转化率远远超过了核聚变。

我们并不需要担心日常生活中突然遇到如此恐怖的能量释放,因为现在的宇宙中几乎没有反物质,而是完全被物质所统治。这是值得庆幸的,如果今天的地球上还有大量的反物质,那么恐怕我们每天都要活在灾难之中了。这也是令人困惑的,因为宇宙诞生之初,应该是产生了等量的物质与反物质,为何今天就只剩下物质了呢?

带着这样的疑问,科学家们一直对反物质进行着孜孜不倦的研究。从1932年只能制造出正电子,到如今已经能够制造出反原子,达到了目前的极限。

显然,既然性质相同,反物质应该也能形成分子、分子团甚至是反物质天体。那么,宇宙中是否存在着反物质天体呢?如果有的话,那么我们前面的世纪之谜可能就被破解了——宇宙中并非只有物质,而是物质与反物质分开形成不同的天体了。

2006年,国际空间站上展开了一项非常特殊的实验,叫做阿尔法磁谱仪(AMS-02)实验。通过这个实验,科学家们似乎找到了游荡在宇宙中的反氦原子。虽然这个发现还需要验证,但已经足够令人兴奋,这意味着宇宙中的确残留着一些反物质。如果宇宙中有足够多的反物质还没有消失,它们就真的有可能组成反物质天体。

如果这样的反物质天体真的存在,它们在哪里呢?我们该如何发现它们呢?

对于这个猜想,法国天体物理学和行星学研究所的天文学家Simon Dupourqué充满了好奇,他决定尝试寻找隐藏在宇宙中的反物质天体。他带领着自己的团队,在茫茫的银河系中进行搜索,希望能够发现反物质天体的蛛丝马迹。

想要找到反物质天体,不是一件容易的事。就像我们说的,除了电荷之外,反物质与物质没什么不同,我们又不可能隔着茫茫的宇宙去测量那里物质的电性。唯一可能被我们观测到的现象,就是由物质组成的星际尘埃落在某个反物质天体表面,二者发生湮灭,才能够被我们观测到。在湮灭的过程中,物质和反物质会释放出一定能量的伽马射线超出。只要我们能够检测到这样的伽马射线,或许就意味着发现了反物质天体。

在本次研究中,Dupourqué的团队主要研究了美国的费米伽马射线太空望远镜长达十年的观测数据,对其中5787个伽马射线源进行了深入的分析,寻找其中可能来自于物质与反物质相互湮灭的迹象。

在寻找的过程中,他们主要寻找的是与质子-反质子对相湮灭时所产生的伽马射线特征,及其独特的形状,这会使其看起来像是一颗星星。他们的研究结果表明,在这5787个伽马射线源中,有14个具备反物质星的特征,引起了研究人员的注意。

不过,他们随后认为,这14个天体可能并非来自于真正的反物质星,它们还可能来自于脉冲星或者是黑洞这种同样能够释放伽马射线的天体。

即便如此,本次研究也并非毫无意义,他们据此推测出了银河系可能存在的反物质星的数量上限,这个数据来自于计算机对反物质天体吸积过程的模拟,以及对反物质天体性质的推测。

研究人员指出,在银河系的银盘中,平均每100万颗恒星中,最多只有2.5颗是反物质星。

但是在银河系外围,比如银晕内,这个数据就有所不同了。这是因为那里不像银盘一样,在周围有大量的星际气体及尘埃可以吸积。如果没有物质被吸积,即使有反物质星,它们也无法释放出我们想要观测的那种伽马射线特征,我们就无法证实它们的身份。或许,早在宇宙诞生的初期,它们就已经通过这个机制隐藏自己的真实身份了。

另外,根据研究团队的分析,在我们太阳系周围,基本上不会存在反物质星,所以我们完全不用担心被湮灭掉。那么,国际空间站上检测到的太空中反氦原子又是从何而来的呢?研究人员认为,这可能就是来自于银晕中的反物质星团。

在本次研究中,还有一点比较重要。那就是按照理论上银河系中反物质星数量的上限,即使达到每100万颗恒星中有2.5颗反物质星,宇宙中的反物质也仍然远远少于普通物质。反物质消失之谜,仍然不能得到解释。

这反而会引发另一个问题:如果真的存在反物质星,它们在宇宙大爆炸初期,又是如何在周围大量的物质中幸免的呢?它们是如何避免了被湮灭的命运的呢?这些问题恐怕仍然在相当长的时间里悬而未决了。

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