这张图片展示了宇宙的结构:左侧为可见宇宙的星系与物质分布,右侧则模拟可能的暗物质网络,突显两者间的对比。科学家推测暗物质可能源于独立于大爆炸的「暗大霹雳」,未来或可透过重力波实验揭示更多线索。(图:NASA’s Goddard Space Flight Center)
〔编译陈成良/综合报导〕暗物质占宇宙约25%的能量,其起源与本质始终是宇宙学界的未解之谜。一项名为「暗大霹雳」(Dark Big Bang)的新理论提出,暗物质可能并非起源于传统宇宙大爆炸,而是一场独立的宇宙事件。未来,重力波侦测实验有望为此提供重要佐证,或将彻底改变我们对宇宙起源的理解。
根据现有理论,宇宙中的所有物质,包括暗物质,均源于约138亿年前的宇宙大爆炸。这场事件结束了快速膨胀阶段,真空能量转化为高温辐射和粒子电浆,成为现今宇宙的基础。然而,暗物质的真实性质至今未被直接观测到,仅透过其引力效应及宇宙微波背景辐射的痕迹间接推测其存在。
据《每日科技网》(scitechdaily)报导,近期,美国柯盖特大学(Colgate University)物理与天文助理教授伊利(Cosmin Ilie)及学生凯西(Richard Casey),基于德州大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)科学家弗里斯(Katherine Freese)和温克勒(Martin Winkler)的研究,进一步完善「暗大霹雳」理论。该理论认为,暗物质可能来自宇宙形成后数月内的一场独立事件,与量子场衰变及假介稳态释放相关,生成了一种属于「暗区」(Dark Sector)的暗物质粒子。
伊利团队的研究揭示了符合现有实验数据的参数范围,进一步预测了可能被未来实验观测到的重力波讯号。他指出,若能侦测到这些重力波,将为「暗大霹雳」理论提供关键支持。随著国际脉冲星计时阵列(IPTA)与平方公里阵列(SKA)等大型观测计划的推进,科学家正逐步验证这一模型的可能性。
2023年,北美奈米赫兹重力波天文台(NANOGrav)合作团队首次侦测到背景重力波,或与「暗大霹雳」的某些实现方式相关。未来,随著更多精准数据的出现,研究团队有望细化模型参数,甚至证实这一事件为暗物质的真正起源。
若「暗大霹雳」理论获得验证,不仅将揭示暗物质的来源,还可能改写我们对早期宇宙历史的认识,深刻影响宇宙学的发展。暗物质起源的探索,作为当代宇宙学的核心课题之一,将持续推动人类理解宇宙的更多奥秘。