Hitomi,XMM-Newton和Chandra在暗物质故事中提供了新的扭曲

作者:毛吭

<p>使用美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台,ESA的XMM-Newton和日本主导的X射线望远镜Hitomi的数据,英仙座星系团的复合图像</p><p>信誉:X射线:NASA / CXO / Fabian等;电台:Gendron-Marsolais等; NRAO / AUI / NSF光学:NASA,SDSS对来自星系团的X射线数据的创新解释可以帮助科学家完成他们已经使用了几十年的任务:确定暗物质的性质这一发现涉及到一个新的解释美国宇航局钱德拉X射线天文台,欧洲航天局的XMM-Newton和日本主导的X射线望远镜Hitomi制作的结果如果得到未来观察证实,这可能是理解神秘无形物质性质的重要一步占据宇宙中大约85%的物质“我们希望这个结果要么非常重要,要么总是非常重要”,牛津大学的约瑟夫康隆说,他领导了这项新研究“我不认为有一个中间点当你在寻找科学中最大问题之一的答案时“这项工作的故事始于2014年,当时由Esra Bulbul(哈佛 - 史密森尼天体物理中心)领导的天文学家团队发现了一个强度在Chandra中非常具体的能量和XMM-Newton对Perseus星系团中热气的观测这个尖峰或发射线的能量为35千伏电压(keV)35 keV发射线的强度非常难以通过根据以前观察到的或预测的天文物体特征来解释并非不可能,因此暗示暗物质起源Bulbul及其同事还报道了使用XMM-Newton对73个其他星系团进行的研究中存在的35 keV线</p><p>在荷兰莱顿大学的阿列克谢·博亚尔斯基(Alexey Boyarsky)领导的一个不同的小组提交论文仅一周后,这个暗物质故事变得更加浓厚,据报道XMM-Newton对M31星系的观测结果为35 keV的发射线</p><p>珀尔修斯群集的郊区确认了Bulbul等人的结果然而,这两个结果是有争议的,其他天文学家后来在观察时检测到35 keV线ving其他物体,有些未能检测到它辩论似乎在2016年解决了,当时Hitomi专门设计用于观察宇宙源X射线光谱中的线发射等详细特征,未能在Perseus中检测出35 keV线最近的研究表明,当观察珀尔修斯中心超大质量黑洞周围的区域时,可以检测到能量为35 keV的X射线吸收</p><p>这表明星团中的暗物质粒子既吸收又发射X射线如果新模型证明是正确的,那么它可以为科学家们提供一条路径来确定暗物质的真实性质</p><p>对于接下来的步骤,天文学家需要利用现有的X射线望远镜进一步观察英仙座星团和其他类似物</p><p>以及那些计划在未来十年及以后的计划信用:NASA / CXC / M Weiss“人们可能会认为,当Hitomi没有看到35 keV线路时,我们就会为此而努力调查线,“共同作者Francesca Day,同样来自牛津”相反,这就像在任何好故事中一样,发生了一个有趣的情节扭曲“Conlon及其同事指出,Hitomi望远镜的图像比Chandra更模糊因此,它在英仙座星团上的数据实际上是由两个来源的X射线信号的混合物组成:包围群集中心的大星系的热气体的漫射成分和超大质量黑色附近的X射线发射这个星系中的洞Chandra更清晰的视野可以分离两个区域的贡献利用这一点,Bulbul等人通过从他们的分析中去除点源来隔离来自热气体的X射线信号,包括来自附近材料的X射线</p><p>超大质量黑洞为了测试这种差异是否重要,牛津大学队重新分析了钱德拉数据,这些数据来自于2009年珀尔修斯集群中心的黑洞附近他们发现了一些东西ising:证明赤字而不是35 keV的X射线过剩这表明珀尔修斯的东西在这种确切的能量下吸收X射线 当研究人员通过将此吸收线添加到Chandra和XMM-Newton所见的热气体排放线来模拟Hitomi光谱时,他们发现在35 keV的X射线吸收或发射的总和光谱中没有证据,与Hitomi观察挑战是解释这种行为:当观察黑洞时检测X射线光的吸收和在远离黑洞的较大角度观察热气体时以相同的能量发射X射线光这种行为对于用光学望远镜研究恒星和气体云的天文学家来说是众所周知的</p><p>来自被云气体包围的恒星的光经常显示当特定能量的星光被气体云中的原子吸收时产生的吸收线</p><p>吸收开始从低能态到高能态的原子原子随着特定能量的光发射迅速回落到低能态,但是光在各个方向重新发射,亲在观察到的恒星光谱中,以特定能量(吸收线)引起净光损失相反,在远离恒星的方向上观察云只会检测到重新发射的荧光或荧光</p><p>特定的能量,它将显示为一个发射线牛津团队在他们的报告中建议暗物质粒子可能像原子一样有两个能量状态相隔35 keV</p><p>如果是这样,有可能观察到35 keV的吸收线当以接近黑洞方向的角度观察时,以及在远离黑洞的大角度观察群集热气体时的发射线“这不是一幅简单的绘画图片,但我们可能已经找到了一种解释来自珀尔修斯的异常X射线信号的方法,并揭示暗物质究竟是什么的暗示,“合着者尼古拉斯詹宁斯说,同样是牛津为了写下这个故事的下一章,天文学家将需要进一步的珀尔修斯集群及其他类似观察者的观察结果例如,需要更多的数据来证实倾角的现实并排除更平凡的可能性,即我们结合了意外的工具效应和统计上不太可能的下降能量为35 keV Chandra,XMM-Newton以及未来X射线任务的光线将继续观察星团以解决暗物质之谜描述这些结果的论文发表在2017年12月19日的Physical Review D中,并且预印本可用该论文的其他共同作者是来自牛津大学美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心的Sven Krippendorf和Markus Rummel,负责管理美国宇航局科学任务理事会在华盛顿的钱德拉计划</p><p>马萨诸塞州剑桥的史密森天体物理天文台控制钱德拉的科学和飞行操作PDF论文副本:来自Perseus的Hitomi,XMM-Newton和Chandra 35 keV数据的一致性来源:莫莉波特,....