我们这个宇宙是在将近140亿年前的大爆炸中产生的 。 大爆炸4亿年后,早期的星球逐渐形成并开始发光 。 从那以后,越来越多的星球乃至星系不断地诞生和死亡,并不断地将自己的光线遍洒于宇宙空间 。 这些经过100多亿年间积累的光至今仍在浩茫的空间中徜徉,形成主要由可见光和紫外线构成所谓的“星系背景光” 。 因为地球附近星光环境的干扰,我们不可能直接观测到宇宙深处相对微弱的星系背景光 。 而那来自宇宙边缘耀变体的伽马射线便为我们提供了一个探测的途径 。
伽马射线因为其高能量在宇宙空间几乎完全畅通无阻,所以能够来到地球附近 。 但它们之中的一些在途中也会偶尔与无处不在的星系背景光中的光子碰撞而衰变为一对正负电子,不再能抵达地球 。 NASA的研究计划锁定了150颗耀变体,长期跟踪它们向地球发射的伽马射线的强度 。 它们之中,距离地球比较近的耀变体的伽马射线强度较高,而那些真正处于宇宙边缘的遥远耀变体的伽马射线则需要精细测量才能辨识 。 这些数据的总和汇集了宇宙所有区域星系背景光的密度分布 。 也就是NASA所称的我们得以见识宇宙创生以来所有星星所发出过的所有的光 。
不仅如此,来自距离地球较近的伽马射线途中只穿过了近代宇宙所含有的背景光场,而来自遥远耀变体的射线则在那之前还经历了早期宇宙的背景光 。 通过对不同距离射线源数据的分析我们可以获得大爆炸后的宇宙早期星球及其发光的知识以及随时间而变的过程,为宇宙描绘出一份独特的演化历史 。 NASA科学家现在认为宇宙最初星球诞生的时间可能比以前所猜想的晚一些 。 而这些早期星球与现在的恒星也大为不同,它们主要有氢原子组成,比今天的星星更大、更热、更亮也更为短命 。
暗物质
接近一个世纪以来,天文学家一直出于不同的原因怀疑宇宙中有我们看不见的物质存在 。 当代科学家根据现有的广义相对论计算得出的结论是我们现在所看到的星星、尘埃和气体等等只是宇宙中物质不到20%的部分,其余80%以上是尚未能观测到的所谓“暗物质” 。 暗物质有质量,能够影响星系的分布和运动,但本身不发光也不与光子发生作用,所以无法被人类观测到 。
对暗物质的成分猜想很多,一个比较占主流的理论是它们由质量相对较大、但相互作用非常弱的某种粒子组成 。 这种粒子的英文名字有一个简单的缩写叫做“胆小鬼”(Weakly Interacting Massive Particle——WIMP) 。 它们还有一点非常特别,就是它本身便是自己的反粒子 。 如果两个“胆小鬼”粒子相遇就会窝囊地自行湮灭,衰变为一对高能量的光子,即伽马射线 。
如果这样发生的伽马射线不是极为罕见的话,费米卫星上的“望远镜”自然也应该能接收到其信号 。 的确,在对费米望远镜采集的数据分析中,科学家今年发现了一些异常、来路不明的伽马射线 。 但他们目前还没法确定这些信号是来自神秘的暗物质还是望远镜本身的故障 。
【伽马射线,穿越时空?】2008年发射的费米望远镜设计寿命为5年,但希望能有10年的运行时间 。 目前它正值壮年,已经获得显著的新成果 。 而新一代的“望远镜”已经在设计之中,将能够直接观测星系背景光 。 更多的伽马射线探测资源也将加入对可能是暗物质射线源的研究 。 人类对宇宙的认识在继续推进着 。
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