暗物质是由神秘的“幽灵粒子”构成的吗?星系团可以找到答案

“WIMP 仍然是暗物质的主要候选者,但已经进行了数十亿美元的实验,只是上限越来越强,因此必须考虑替代方案。”

来源:Space.com: NASA,太空探索和天文新闻

如果暗物质粒子衰变,那么科学家就可以在巨大的星系团中寻找这一过程的迹象,包括 X 射线或伽马射线辐射,甚至发射的“幽灵粒子”中微子。

这不仅可以最终揭示神秘暗物质的粒子组成,而且还可以帮助天文学家以前所未有的方式了解宇宙的结构。新的研究表明,美国宇航局的 X 射线成像和光谱任务 (XRISM) 可以在这次搜寻中发挥重要作用。

暗物质给科学家带来了重大挑战,因为尽管它占宇宙物质的 85% 左右,但它实际上仍然是不可见的。这是因为它不与电磁辐射或光相互作用——或者,即使与电磁辐射或光相互作用,这种相互作用也太弱而无法被检测到。这使得科学家们提出了一系列假设粒子来解释暗物质,这些粒子超出了粒子物理学的标准模型以及构成所有日常物质(如恒星、行星、卫星和我们的身体)的原子的电子、质子和中子。

一个特殊的暗物质模型表明,无论构成这种神秘物质的粒子是什么,它们都会经历一个称为衰变的过程。这涉及到大粒子在很长的时间尺度上分解成更轻的粒子,以光子(光粒子)的形式释放能量。天文学家可以寻找的这一过程的一个可能特征是衰变发生时释放的 X 射线光子。事实上,科学家可能已经在星系团的光谱中发现了这种以不明 X 射线发射形式存在的宇宙指纹。

过去,研究人员依靠称为电荷耦合器件 (CCD) 的光敏半导体芯片来跟踪可能衰变粒子的路径,以更好地了解导致 X 射线发射的原因。然而,Sun 和同事采取了不同的方法,而是转向 XRISM 的数据。