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神秘的X射线信号最可能来自硫离子,而不是暗物质

1970-01-01 作者:admin   |   浏览(6)

电荷交换代替暗物质:当高电荷硫捕获电子时,可以产生来自研究人员迄今为止无法解释的星系团的X射线信号。在退回到基态(D)之前,硫原子核(S16 +)接近氢原子(A)并吸引以高能级S15 +(C)结束的电子(B),将X射线发射为它这样做。

em新的研究表明,最近发现的神秘X射线信号很可能来自硫离子,而不是来自暗物质。 / em

最近来自星系团的神秘X射线信号引起了天文学家们的兴奋:它是否起源于暗物质,它构成了宇宙中约80%的物质,但科学家还没有发现?为了回答这个问题,海德堡马克斯普朗克核物理研究所的物理学家检查了另一种解释。因此,对这种难以检测的物质形式的搜索必须继续进行,因为神秘的X射线信号似乎来源于从氢原子捕获电子的高电荷硫离子。

大约两年前,XMM-Newton X射线卫星将数据回传给了地球,这与天体物理学家一起激起了很大的希望。它以3.5千电子伏特(keV)的能量拾取了几个星系团簇的弱辐射,研究人员借助已知的X射线光谱不能立即解释这些能量。投机迅速产生,他们可能是暗物质衰减粒子的信号 - 这将是长期寻求物质形式的第一个具体痕迹。然而,希望很快就消失了:XMM-Newton观察到X射线辐射的区域与天体物理分析预测暗物质的空间分布不匹配。

另外,还有大量的天文学家不知道X射线谱中相应指纹的物理过程,因此不能被排除为神秘信号的可能原因。事实是,研究人员用于评估天文光谱的表格集合中的光谱数据仍然不完整。它们有时基于理论假设,相应地不可靠。

在星系之间频繁发现高电荷离子

与马克斯普朗克核物理研究所研究小组负责人JoséCrespo一起工作的物理学家现在通过他们的实验封闭了X射线数据中的一个缺口。因此,他们支持荷兰合作伙伴利伊古和耶勒卡斯特拉提出的关于X射线的原因是什么的建议。根据荷兰空间研究所SRON的两位研究人员的计算结果,这条神秘的线可能是裸露的硫核(S16 +)造成的,即硫原子失去了所有的电子,每个电子都从一个电子中吸收一个电子氢原子。

高度带电的离子通常可以在星系星系之间的热介质中找到,同时也存在足够完全电离的硫。 “用说明性的术语解释说,电荷交换就是这样运作的,”何塞克雷斯波在解释这个过程时说道:“H原子电子中的S16 +离子类型的高电荷吮吸。 “

电子束离子阱中的实验

物理学家使用电子束离子阱进行测量。首先,他们在装置的真空中注入了极其细小的挥发性硫化合物束。然后他们轰击分子的电子使分子碎裂并将电子撞击出原子 - 多少取决于电子束的能量。因此它们可以特别产生所需的高电荷硫离子。

然后研究人员关闭电子束几秒钟,以便观察裸露的硫离子如何从尚未被破坏的分子吸收电子。当电子被S16 +离子捕获时,电子最初具有大量的能量,但是以X射线的形式释放该能量。这些排放物中最有活力的是约3.47千电子伏特 - 即非常接近XMM-Newton记录的神秘线。 “为了支持我们的解释,我们荷兰的同事们对电荷交换进行了模型计算,他们可以很好地解释我们的数据,”对实验做出重要贡献的Chintan Shah说。

搜索对于暗物质必须继续

在海德堡进行的实验中,裸露的硫离子将电子从挥发性硫化合物的完整分子中除去而不是从氢原子中除去,这一事实对于X射线光谱并不重要,因为X射线仅在硫中的电子失去能量。 “如果考虑到天体物理测量的不准确性和实验的不确定性,很明显,裸露的硫和氢原子之间的电荷交换可以很好地解释大约3.5 keV的神秘信号,”JoséCrespo解释说:结果。因此必须继续寻找暗物质。

PDF Copy研究:实验室测量强有力地支持'暗物质'的电荷交换机制〜3.5keV X射线

来源:马克斯普朗克Insistute