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银河系某区域爆发高能伽马射线,科学家判断或许是“反恒星”所为 - 科技资讯(健康生活网)

来源:互联网作者:开服表整理时间:2023-11-01 16:28

量子理论在构建形成的早期,就预言了反粒子的存在。之所以称其为反粒子,主要是它与现实中的粒子质量相同,但其它一些性质比如所携带的电荷正好相反,反粒子可以构成反原子,反原子又可进一步构成反物质。1979年,美国科学家利用高空气球探测,测量出了28个反质子,这是人类第一次在自然界中发现反物质。

在微观世界中,粒子与反粒子是高度对称的,缺一不可,形影不离,然而,当突破微观尺度以后,这种高度对称性就会被打破,比如在宏观尺度上,我们周围的世界、地球、太阳、银河系等,都是由“正粒子”所构成,那么与之相对应的“反物质世界”又在哪里呢?

人类对反物质世界的猜测

在现有科学家们对反物质性质的推测,其中有一个重要的特征,那就是与对应的正物质的质量相等,所携带的电荷量也相等,不过所携带的电荷正好是相反的,那么,当一个正粒子与所对应的反粒子碰撞后,它们将发生湮灭,并释放出高能的伽马射线。

像正物质一样,反物质如果存在,那么它也会由基本的反粒子所构成,各种反物质的聚合,也会最终形成反物质物体、反行星、反恒星甚至反星系,这种推测是人之常情。然而现实情况是,我们在进行宇宙观测时,并未发现远超观测值的伽马射线。

如果反星系存在,那么在广袤的星际空间中,势必会时刻发生着正星系和反星系、正物质和反物质之间的碰撞,通过强烈的湮灭释放出伽马射线,然而我们没有看到。

当然还有另外一种可能,反星系和反物质世界并不是在现实宇宙中广泛存在,它们“隐藏”在宇宙的角落和深处,与正星系与正物质世界通过遥远的真空环境相阻隔。不过,在现实宇宙中,也不存在绝对的真空环境,不同星体和星系之间,也会通过稀薄的气体相通,即使反物质世界隐藏在深处,也不可避免会与现实世界发生联系,产生超量的可观测伽马射线。

同时,我们还要看到,我们对遥远宇宙的认知,大部分来源于遥远星系所发生的“微弱”光芒,而光子的反粒子就是它本身,所以即使宇宙深处存在着由反物质所构成的反星系,那么它的光学性质也与我们认知的正星系相同,这种情况也限制了我们对反物质世界的探测。

基于上述原因,科学家们判断,在宇宙的深处或许存在着反物质构成的星系,只不过反物质的总量,要远远小于正物质。绝大多数的反物质,都在宇宙大爆炸的短时间内,与正物质发生了湮灭,而正物质的总量,在辐射场创造基本粒子时,“出了差错”,有极少数多余的正质子和电子保留了下来,逐渐演化形成现有的正物质宇宙世界。对于为什么早期宇宙中存在着稍许的正、反粒子的不对称性,目前科学界还没有研究出答案。

一项新的研究结果指向了“反恒星”

近年来,无论是国际空间站,还是地球卫星或者高空探测气球,都检测到了一些反粒子存在的蛛丝马迹,从而对上述之前科学家们的判断产生了挑战,这些零星的反物质目前还存在,在一定程度上说明,它们并没有完全与正物质发生湮灭,或许通过某种途径还在源源不断地产生出来,而“反恒星”则可能是其中一个源头。

因为如果存在由反物质构成的“反恒星”,那么在自身引力的作用下,能够吸引周围星际空间中的普通物质,在发生粒子湮灭的同时,还会游离出一部分的反粒子出来。

为了探寻宇宙中的一些反物质是否能够聚合形成恒星并“保留”至今的证据,一个研究团队近期开展了一项研究,主要是从费米伽马射线太空望远镜近十年的观测结果中,来检查伽马射线源的基本情况。研究团队一共搜寻了5800个伽马射线源,从中锁定了14个光点,这14个光点所释放的伽马射线强度,与正反物质湮灭时推测出的能量释放强度相当,并且与其它已知类型的伽马射线源(比如黑洞、脉冲星)都有所不同。

这个研究结果,为进一步证实宇宙中是否存在“反恒星”提供了依据,而且也让科学家们看到了曙光。研究团队结合银河系的规模、伽马射线强度、空间距离等诸多参数,进行了理论性的倒推,假设银河系中存在着反恒星,那么周围势必会吸聚着大量由正物质所构成的星际尘埃和星际气体,在反恒星引力作用下,时刻发生着湮灭现象并且释放出大量伽马射线。

从14个光点出发,研究团队模拟计算出,大约每40万颗普通恒星所构成的星际空间中,或许“隐藏”着一颗由反物质所构成的“反恒星”。

深入证实“反恒星”的存在不容易

当然,要想证明所观测到的一个恒星确实为反恒星也非常困难,主要原因在于除了反推得出的结论:即正反物质湮灭释放出大量的伽马射线外,由反恒星所发出的光线,理论上与普通恒星是完全一样的,也就是说,我们除了观测到伽马射线外,别的都一无所知,也无从下手来证明恒星就是反恒星。

除此之外,还需要通过后续的详细研究,来分析我们所捕捉到的伽马射线随时间变化的精确规律,来确定这种变化是否与脉冲星、黑洞等天体的信号变化频率相符,因为排除的因素越多,最后得到正解的范围就会越小,接近真相的几率就会越大,但总体看,在这方面的研究,还是处于非常初级的阶段。

不过,这项研究的确非常有趣和有意义,毕竟这关系着人们对宇宙物质了解程度的提升。如果我们真正确认了反恒星的存在,那么我们就能够得出宇宙中仍然存在着大量的反物质,只不过以某种方式,存在于一片孤立、封闭的宇宙深处。

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