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银河系中或潜伏着14个反物质物体 每100万颗恒星中只有2.5颗是反恒星

2021-04-30 19:07 前瞻网   

 

银河系中或潜伏着14个反物质物体 每100万颗恒星中只有2.5颗是反恒星

在一幅伽马射线天空的地图上——宇宙中能量最高的电磁辐射流——14个物体可能隐藏着一个大秘密。

在一项关于这种辐射特性的新分析中,一组天体物理学家已经确定,这与我们对由反物质构成的恒星的预期一致——即一种名为反恒星的假设物体。

如果这是真的,那影响将是难以想象的——它可以帮助解决宇宙中最大的谜团之一,也就是所有失踪的反物质。但这14个物体也可能是其它一些东西。

构成我们周围所见物质的每一种物质粒子——比如电子和夸克——都具有相同特征的对应物,除了一件事:电荷相反。人们认为粒子和反粒子在宇宙形成之初是等量产生的。

当一个粒子和反粒子碰撞时,它们会在伽马射线的爆发中湮灭,这表明它们仍然应该相等数量地存在(或者什么都不存在),但出于某种原因,只有微量的反物质被检测到。

我们已经习惯了宇宙中几乎没有“原始的”反物质存在。物理学家在这个假设的基础上建立了模型和解释。

随后,国际空间站上出现了阿尔法磁谱仪实验(AMS-02)。几年前,它对反氦进行了试探性的探测——如果这一发现得到验证,就意味着足够多的基本反粒子会滞留在周围,聚集成整个反物质原子。

但是在哪里?根据法国天体物理研究所(Planétologie)西蒙领导的天文学家团队的研究,它可能隐藏在银河系的反恒星中。

因为反恒星的行为与普通恒星非常相似,所以它们很难被探测到——除非普通物质,比如星际尘埃,吸积到恒星表面,在那里它们会被恒星的反物质湮灭。

反过来,这将产生特定能量的伽马射线过剩,理论上,我们可以检测到。

我们还没有在宇宙微波背景(大爆炸留下的辐射)中检测到标志性的湮灭伽马射线碰撞,也没有对银河系的伽马射线观测。在研究中,Dupourqué和团队专注于费米伽玛射线空间望远镜10年来的数据,仔细检查了5787个伽玛射线源,寻找可能是物质-反物质湮灭的迹象。

他们专门寻找与质子-反质子湮灭相一致的伽马射线特征,以及源本身的点状几何结构——也就是说,它看起来像一颗恒星。在5787个来源中,只有14个可以被认为是反恒星的候选者。

也许这14个天体不是反恒星;它们很容易被证明是伽马射线的发射器,如脉冲星或黑洞。但它们为我们估算银河系中可能隐藏的反恒星数量提供了一个起点。

通过模拟反恒星的吸积过程,并假设反恒星具有与普通恒星相似的特性,该团队得出了一个数字的上限。在银河系的圆盘中,每100万颗恒星中只有2.5颗可能是反恒星。

在银河系盘外,在银河系的光晕中,情况可能完全不同。圆盘上方和下方的空间中气体和尘埃更少,这意味着可以吸积到任何潜在的反恒星上的物质更少。

如果没有正常物质的吸积,这些反恒星就不会释放出过量的伽马射线,而且更容易在伽马射线调查中躲避探测;事实上,它们可能从宇宙诞生之初就一直藏着。

根据该小组的计算,在太阳系附近不太可能有任何反恒星。这意味着反氦的来源更有可能是这些晕状反恒星的种群。

但是按这么计算的话,100万颗恒星中有250颗反物质和物质的比例相差也太大了,所以反物质恒星的发现并不能解决反物质缺失的问题。

事实上,它可能会提出一个不容忽视的问题:当反物质团块被物质包围时,反物质团块是如何在闪光中被消灭的?

该团队的工作旨在为可能存在的反恒星的数量提供新的、更严格的约束,以便在未来的工作中有一个更好的基线,以试图了解银河系中可能在哪里以及如何发现反粒子。

继续监测这14个候选恒星将有助于确定它们是反恒星,还是更普通的东西,比如脉冲星或黑洞。

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责任编辑: 4126TJ

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