暗物質暈是最早的宇宙結構

根據瑞士蘇黎世大學（University of Zurich）理論物理研究所（Institute for Theoretical Physics）科學家Ben Moore人發表在最近一期自然（Nature）期刊上的研究論文指出：重量約與地球相當、但範圍大小約與太陽系相當，如同鬼魅班的暗物質暈（dark matter haloes），其實才是宇宙中各種天體的祖師爺！

目前科學家認為在大霹靂之後2000萬年間，宇宙近乎平滑均勻；但物質分佈只要有一丁點的不平衡，就會因重力的關係而逐漸聚集變化，最終產生我們現今所見之宇宙。Moore表示：暗物質暈約在大霹靂（big bang）後約2000萬年便以成形；這些暗物質暈形成所謂的「重力井（gravitational wells）」，會吸引一般物質並使之「膠結」，大霹靂5億年之後恆星和星系才得以形成。因此暗物質暈可說是目前宇宙中可見所有天體的基石。這些科學家推測：宇宙中目前仍殘留非常多的暗物質暈，其中一個甚至每隔數千年便會穿越地球一次，留下明亮且偵測得到的伽瑪射線尾跡。事實上，「暗物質粒子雨」隨時隨地都會落在地球上，甚至穿越人體，但人體對這些粒子卻毫無知覺。

雖然目前已知宇宙總質量的80％是暗物質，但。科學家始終不清楚暗物質的本質，僅知它與組成一般物質的原子迥異。目前科學家並無法直接偵測到暗物質，只能透過一般物質碩到的重力影響來間接得知它們的存在。

Moore等人以蘇黎世大學中的 zBox超級電腦、連續計算了數個月之後，才終於得到上述結果。他們利用一種超輕、超對稱粒子「neutralino」（有人譯為「中性伴隨子」，但中譯名詞尚未統一）隨時間的變化來進行計算模擬。neutralino是目前科學家最喜歡的「冷暗物質（cold dark matter）」候選人，也就是說：這些粒子移動速度並不快，因此可以聚集在一起變成一個重力井，讓一般物質得以流向這個「井」而聚集。

不過，理論上，neutralino是大霹靂時產生的基本粒子之一；早在二十幾年前，科學家就已預言由neutralino組成的大量「暗物質暈」會遍及整個宇宙，但科學家從未偵測到過neutralino，當然也未曾偵測到過暗物質暈。Moore等人的模擬結果的新論點，在於：(1)質量相當於地球質量的暗物質暈首先形成；(2)這些結構的核心相當緻密，使得暗物質暈得以從形成一直存在至今；(3)這些小型的暗物質暈會在行程後的星系中四處遊走，當通過一般物質時便會與之有重力交互作用。甚至這些暗物質暈會擾動我們太陽系外圍彗星故鄉—奧特雲（Oort cloud），使得彗星落往太陽系內側，成為我們今日見到的許多長週期彗星。

Moore表示：邀偵測這些neutralino形成的暗物質暈雖很困難、但並非不可能，因為neutralino粒子會互相碰撞而對滅，因此這些暗物質暈持續地輻射伽瑪射線。如果在我們有生之年，真的有機會穿越一個暗物質暈，那麼就會因距離夠進而能輕易偵測到伽瑪射線尾跡。最佳的觀測地點則是暗物質密度最高的銀河中心，或是會移動的暗物質暈核心。密度愈高的區域，neutralino碰撞機率愈高，伽瑪射線也愈強。然而，即使如此，觀測難度仍然很高，因為就如同要在地球上觀察到冥王星表面的一盞燭火一樣。

美國航太總署（NASA）計畫將在2007年發射GLAST任務，科學家期望GLAST能偵測到暗物質暈的輻射。至於地面的其他伽瑪射線觀測站，如VERITAS、MAGIC等，或許也有機會偵測到neutralino交互作用所發出的伽瑪射線輻射。至於瑞士CERN的大型強子撞擊器（Large Hadron Collider）則會在數年前確認這些超對稱觀念是否正確、超對稱粒子是否真的存在。

出處來源：http://www.tam.gov.tw/news/2005/200501/05012802.htm

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