天体物理学家探测宇宙暗物质探测器

科罗拉多大学博尔德分校的天体物理学家正在寻找来自遥远且极为强大的天体的光，以寻找宇宙中最难以捉摸的物质：暗物质。

在最近的两项研究中，天体物理学和行星科学系的教授杰里米·达林(Jeremy Darling)对PSR J1745-2900进行了深入研究。这个物体是一个磁星体，或者是一种坍塌的恒星，会产生令人难以置信的强磁场。

“这是我们所知道的最好的天然暗物质探测器，”同样也是博尔德大学天体物理与空间天文学中心(CASA)的达林说。

他解释说，暗物质是一种宇宙胶水，一种至今尚未发现的粒子，约占宇宙质量的27%，并有助于像我们自己的银河系一样将星系结合在一起。迄今为止，科学家大多是使用实验室设备来领导对这种隐形物质的追捕。

达令在他的最新研究中采取了不同的方法：利用望远镜数据，他凝视着PSR J1745-2900，看他是否能够检测到一个暗物质候选物(一种叫做轴心的粒子)的微弱信号转化为光。到目前为止，科学家的搜索是空的。但是他的结果可能会帮助在世界各地的实验室工作的物理学家缩小对轴的搜寻范围。

达林说，这项新研究也提醒我们，研究人员仍然可以仰望天空，以解决科学中最棘手的问题。他本月在《天体物理学期刊快报》和《物理评论快报》上发表了第一轮结果。

他说：“在天体物理学中，我们发现了所有这些有趣的问题，例如暗物质和暗能量，然后我们退后一步，让物理学家解决它们。” “这是一个耻辱。”

自然实验

Darling希望在PSR J1745-2900的帮助下对此进行更改。

这颗磁星绕银河系中心的超大质量黑洞运动了不到一光年的距离。这是自然的力量：PSR J1745-2900产生的磁场的强度大约是地球上最强大的磁体的十亿倍。

达林说：“磁场具有恒星所具有的全部磁场，但是它被压缩到了大约20公里的范围内。”

这是达令去暗物质捕捞的地方。

他解释说，科学家还没有找到一个单一的轴，这是1970年代首次提出的理论粒子。然而，物理学家预测，这些短暂的物质可能是在宇宙的早期生命中以巨大的数目创造出来的，而且数量足够大，足以解释宇宙由暗物质产生的额外质量。根据理论，轴的重量比电子轻数十亿甚至数万亿倍，并且与周围环境的相互作用极少。

这使它们几乎几乎无法观察到，只有一个大例外：如果轴通过强磁场，它可以转换为研究人员从理论上可以检测到的光。

科学家们，包括CU Boulder校园JILA的一个团队，都利用实验室产生的磁场来试图捕捉这种转变。达令和其他科学家有不同的想法：为什么不尝试相同的搜索，而是进行更大的搜索?

他说：“电磁是我们在宇宙中知道的最具磁性的物体。” “我们无法在实验室中接近这种优势。”

缩小

为了利用该自然磁场，Darling借鉴了新墨西哥州天文台的Karl G. Jansky超大型阵列对PSR J1745-2900进行的观测。如果确实是磁星将轴转化为光，那么变形可能会出现在坍缩恒星发出的辐射中。

这种努力有点像在一个非常大的大海捞针中寻找一根针。达林说，尽管理论家限制了重轴的数量，但这些粒子仍可能具有很大的质量范围。这些质量中的每一个都会产生特定波长的光，几乎就像暗物质留下的指纹一样。

达令还没有发现来自电磁体的光中那些明显的波长中的任何一个。但是他已经能够使用这些观测值来探究在最广泛的质量范围内轴的可能存在的情况，这对他的第一次尝试来说还不错。他补充说，这样的调查可以补充基于地球的实验中发生的工作。

康拉德·莱纳特(Konrad Lehnert)表示同意。他参与了由耶鲁大学领导的一项实验(毫不奇怪，称其为HAYSTAC)，该实验利用在全国各地实验室中产生的磁场来寻找轴突。

Lehnert解释说，像Darling一样的天体研究可以充当寻找轴心的侦察员-根据磁雷达识别有趣的信号，然后实验室研究人员可以更精确地进行挖掘。

CU Boulder和美国国家标准与技术研究院(NIST)联合研究机构JILA的研究员Lehnert说：“这些控制良好的实验将能够弄清哪些天体物理学信号可能来自暗物质。” )。

达令计划继续自己的搜索，这意味着要更加靠近银河系中心的磁星：“我们需要填补这些空白，并进一步深入。”

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