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翻譯：張瀚之

校對：牧夫校對組

編排：陶邦惠

后臺：朱宸宇

https://phys.org/news/2026-02-pulsar-hints-nearby-dark-halo.html

文章摘要

一組美國天文學(xué)家在物理評論快報上公布他們可能已經(jīng)檢測到了暗物質(zhì)子暈。這組天文學(xué)家來自阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校。他們發(fā)現(xiàn)了一團(tuán)看不見的暗物質(zhì)可能正在對附近的脈沖星施加微弱的引力牽引。如果這一結(jié)果得到證實，我們將獲得暗物質(zhì)在銀河系中的分布方式的新的線索！

暗物質(zhì)暈的分布。圖片來源：Chakrabarti et al.

? 暗物質(zhì)的結(jié)構(gòu)

盡管暗物質(zhì)從來沒有被直接觀測到，但是天文學(xué)家們估計暗物質(zhì)約占宇宙總質(zhì)量的 85%。目前最可靠的宇宙學(xué)模型預(yù)測這種不可見的物質(zhì)會形成巨大而彌散的暈，然后這個暈會完全包裹，比如銀河系，這樣的盤狀星系。這些暗物質(zhì)暈內(nèi)部理論上還應(yīng)當(dāng)分布著大量被稱為暗物質(zhì)子暈的稍微小一點的結(jié)構(gòu)。如果理論預(yù)測是正確的，那么這類子暈應(yīng)當(dāng)在整個銀河系中大量存在。即使它們的質(zhì)量高達(dá)太陽質(zhì)量的數(shù)千萬倍，它們對可見物質(zhì)產(chǎn)生的引力影響十分有限。所以，迄今我們都很難探測到它們。

?脈沖星成為宇宙計時器

為了能尋找這些難以捉摸的結(jié)構(gòu)，Chakrabarti的團(tuán)隊將目光投向了脈沖星。脈沖星是一類高磁化、快速自轉(zhuǎn)的中子星。脈沖星的磁極會發(fā)射出強烈的電磁輻射束。由于脈沖星的磁軸通常與自轉(zhuǎn)軸不對齊，這些輻射束會在天空中掃出圓形軌跡。如果輻射束周期性地掃過地球的視線方向，脈沖星就會表現(xiàn)出極其穩(wěn)定的“脈沖”信號，使其成為宇宙中最精確的天然時鐘之一。

如果脈沖星向或者遠(yuǎn)離地球加速運動，脈沖波到達(dá)地球的時間就會發(fā)生微小變化。通過捕捉這種細(xì)小的差距，天文學(xué)家可以以極高的精度測量它的加速度。在這項研究中，研究團(tuán)隊分析了一對罕見的脈沖星雙星系統(tǒng)的計時數(shù)據(jù)，同時還研究了附近的孤立脈沖星。他們發(fā)現(xiàn)在不存在任何外部影響的情況下，這個雙星系統(tǒng)的計時結(jié)果應(yīng)當(dāng)顯示出一個僅由兩顆恒星相互引力控制的穩(wěn)定橢圓軌道。

? 證據(jù)表明存在一個未被觀測到的大質(zhì)量天體

然而，有跡象表明這些脈沖星的運動正受到額外質(zhì)量源的擾動。這種力量似乎在輕微地將脈沖星拉離預(yù)期軌道。隨后，研究團(tuán)隊利用 原子氫和分子氫分布數(shù)據(jù)，對這片宇宙中可能解釋這一異常的恒星、氣體云或其他普通物質(zhì)進(jìn)行了全面搜索，但發(fā)現(xiàn)一個合理的解釋理由。

根據(jù)軌道偏移的幅度，必須有一個質(zhì)量約為數(shù)千萬個太陽質(zhì)量的不可見天體在起作用。這樣的天體與暗物質(zhì)子暈的理論預(yù)期高度吻合，并且它距離太陽僅有幾千光年（在銀河尺度上算是相當(dāng)近的距離）。

?我們怎么確定這就是暗物質(zhì)？

不過這個信號是否真的是暗物質(zhì)子暈，仍然存在相當(dāng)大的不確定性。脈沖星雙星系統(tǒng)本身就十分罕見，在我們把搜索推廣到更大范圍之前，可能還需要來自其他獨立觀測證據(jù)的支持。

即便如此，研究團(tuán)隊仍希望他們的結(jié)果能夠成為繪制銀河系暗物質(zhì)子結(jié)構(gòu)分布圖的重要第一證據(jù)，并且能最終幫助我們理解，為什么在宇宙中占據(jù)主導(dǎo)地位的暗物質(zhì)，會如此令人沮喪地難以被直接捕捉。

責(zé)任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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模擬宇宙中的暗物質(zhì)。圖片來源：Tom Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

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