暗物质在大爆炸后消亡数量比远古宇宙少5%

腾讯太空 · 公众号 · 探索 · 2019-07-06 21:36

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暗物质

前情提要

普通物质由质子、电子、中子、中微子和光子构成。科学家认为暗物质也由多个组件构成，其中一个组件由不稳定的粒子构成。在大爆炸后数十万年时间的氢形成时代，它们仍旧存在于宇宙之中，但几十亿年过后，它们消失踪影，衰变成中微子或者假设中存在的相对论性粒子。

莫斯科物理技术学院的德米特里·戈尔布诺夫表示：“在这种情况下，氢形成时代的暗物质数量与今天存在差异。”

艺术概念图，原始氢气形成恒星

天文学家第一次怀疑宇宙中存在大量“隐藏质量”是在上世纪30年代，当时弗里茨·兹维基在后发座的一个星系团发现奇异现象。这些星系似乎在一个未见源产生的引力效应下移动。除了引力效应， 这个隐藏质量并不以任何方式显现，因此被称之为“暗物质” 。根据普朗克望远镜的观测数据，暗物质在宇宙中的比重为26.8%，余下的是普通物质（4.9%）和暗能量（68.3%）。

2016年12月，莫斯科物理技术学院、俄罗斯科学院核能研究所和新西伯利亚国立大学的科学家发现大爆炸后不久构成暗物质的不稳定粒子比例不超过2%到5%。

艺术概念图，银河系的暗物质蓝色光晕

研究论文合著者、核能研究所实验物理学部门负责人和莫斯科物理技术学院基本交互与宇宙学系讲师伊戈尔·特卡切尼指出：“现代宇宙与大爆炸后不久的宇宙学参数的差异可以归结为 暗物质比重下降 。现在，我们第一次计算出暗物质的流失数量，以及不稳定组成部分的相应规摸。”

暗物质的本质仍是一个未知数 ，不过它们的特性有可能帮助科学家解答在对普朗克望远镜观测数据分析后发现的问题。这架望远镜对宇宙微波背景辐射——大爆炸的“回声”——的温度波动进行了精确测量。通过测量这些波动，研究人员能够计算出大爆炸后30万年复合时期的关键宇宙学参数。

普朗克望远镜艺术概念图

特卡切尼表示：“在这些参数中，用于描述宇宙的膨胀速度的哈勃参数以及与星系团的星系数量有关的参数和直接观测星系膨胀速度和研究星系团得到的现代宇宙的观测数据之间存在很大差异。这种差异远远超过我们已知的误差幅度和系统误差。 这意味着我们要么遭遇了某些未知的误差，要么远古宇宙的构成与现代宇宙截然不同 。”

这种差异可以用衰变暗物质假设解释。根据这一假设，早期宇宙的暗物质数量超过现在，但部分暗物质随后发生衰变。