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原文鏈接：https://phys.org/news/2025-04-dark-dimming-starlight-passage-compact.html

編譯：雷豐圖

校對(duì)：牧夫天文校對(duì)組

后期：庫(kù)特莉亞芙卡 李子琦

責(zé)任編輯：王啟儒

暗物質(zhì)是一種神秘的物質(zhì)形式，由于這類(lèi)物質(zhì)僅能極其微弱地發(fā)射、反射或吸收光線，傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡和實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法直接觀測(cè)到它。觀測(cè)暗物質(zhì)是物理學(xué)研究界長(zhǎng)期研究的話題。

除了光學(xué)探測(cè)方法，物理學(xué)家們也在通過(guò)研究暗物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)，來(lái)提出其它探測(cè)方法。例如致密暗天體是一類(lèi)由暗物質(zhì)構(gòu)成的致密不可見(jiàn)結(jié)構(gòu)，但迄今為止從未被直接觀測(cè)到。

致密天體，泛指塌縮成尺度非常小、密度非常大的天體。如白矮星，中子星，黑洞等。暗物質(zhì)指不與電磁力產(chǎn)生作用的物質(zhì)，人們目前只能透過(guò)其引力效應(yīng)來(lái)預(yù)測(cè)它的存在。

Image credit: Avery Broderick, Avi Loeb

近期，女王大學(xué)和亞瑟·B·麥克唐納加拿大天體粒子物理研究所的研究人員提出了一種尋找致密暗天體的間接方法。該方法基于一個(gè)簡(jiǎn)單的構(gòu)想——當(dāng)致密暗天體位于地球與遙遠(yuǎn)恒星之間時(shí)，從恒星向地球傳播的光線會(huì)變暗。

論文合著者約瑟夫·布拉門(mén)特向Phys.org透露："里奧·金、梅麗莎·戴蒙德和我當(dāng)時(shí)正在討論關(guān)于耗散型暗物質(zhì)形成致密天體的研究。我們?cè)紤]過(guò)一種模型：暗物質(zhì)通過(guò)發(fā)射暗光子冷卻后形成的致密天體。在該模型中，我們需要弄清這些暗光子是會(huì)逃逸（從而實(shí)現(xiàn)冷卻），還是與暗物質(zhì)發(fā)生散射。我們突然意識(shí)到這種'暗光子'散射過(guò)程可能同樣適用于可見(jiàn)光子。"

假設(shè)致密暗天體占全部暗物質(zhì)質(zhì)量的百分之十，上圖用兩種虛線分別展示了宇宙微波背景和銀河系衛(wèi)星星系觀測(cè)方法通過(guò)恒星變暗現(xiàn)象可以探測(cè)到的暗物質(zhì)參數(shù)范圍

Credit:PhysicalReviewLetters(2025).

DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.141001

在查閱既往文獻(xiàn)后，研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn)目前尚未有人系統(tǒng)研究OGLE等巡天項(xiàng)目能否捕捉到致密暗天體經(jīng)過(guò)導(dǎo)致的星光變暗現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)促使他們撰寫(xiě)論文，希望為未來(lái)探測(cè)這類(lèi)神秘宇宙天體作出貢獻(xiàn)。

布拉門(mén)特解釋道："學(xué)界此前利用微引力透鏡效應(yīng)（星光在致密天體周?chē)劢乖鰪?qiáng)的現(xiàn)象）搜尋過(guò)致密暗天體，這在OGLE等巡天中表現(xiàn)為恒星變亮。我們發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)與之類(lèi)似——可見(jiàn)光被致密暗天體散射或吸收會(huì)導(dǎo)致恒星看起來(lái)變暗。"

這張示意圖直觀比較了不同天文觀測(cè)項(xiàng)目對(duì)暗物質(zhì)團(tuán)塊的探測(cè)能力：

圖中實(shí)線區(qū)域表示各巡天項(xiàng)目能夠通過(guò)"星光變暗"效應(yīng)探測(cè)到的暗物質(zhì)團(tuán)塊參數(shù)范圍（質(zhì)量與大小組合），而虛線區(qū)域則顯示這些項(xiàng)目通過(guò)傳統(tǒng)"微引力透鏡"效應(yīng)能探測(cè)到的范圍。所有曲線都基于暗物質(zhì)團(tuán)塊有效半徑約等于實(shí)際半徑的假設(shè)繪制。

Credit:PhysicalReviewLetters(2025).

DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.141001

研究中，團(tuán)隊(duì)提出可將全球兩大巡天項(xiàng)目EROS-2和OGLE的觀測(cè)數(shù)據(jù)重新用于這種新探測(cè)技術(shù)。分析表明，通過(guò)巡天數(shù)據(jù)尋找致密暗天體信號(hào)確實(shí)可行。

"我們的研究展示了一種富有成效的新探測(cè)途徑，"布拉門(mén)特表示，"未來(lái)OGLE等巡天項(xiàng)目在通過(guò)微引力透鏡致亮效應(yīng)搜尋致密暗天體的同時(shí)，也可加入對(duì)星光變暗現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)。"

該團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新方法可能推動(dòng)致密暗天體的未來(lái)探測(cè)。接下來(lái)，布拉門(mén)特與同事計(jì)劃繼續(xù)研究這些天體的宇宙學(xué)形成及結(jié)構(gòu)特征。

布拉門(mén)特補(bǔ)充道："深化對(duì)這些現(xiàn)象的理解，將幫助我們更精確地確定'星光變暗'特征的具體表現(xiàn)。"

『天文濕刻』 牧夫出品

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NASA露西號(hào)探測(cè)器傳回的小行星"唐納德·約翰遜"高清特寫(xiě)鏡頭
（由長(zhǎng)距離偵察成像儀L'LORRI拍攝）拍攝于2025年4月20日13:51（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間17:51），是露西號(hào)飛掠期間傳回的最清晰畫(huà)面之一。當(dāng)時(shí)探測(cè)器距離這顆小行星約1100公里，正處于最接近點(diǎn)前40秒——最終最近距離達(dá)到960公里。科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)銳化處理和對(duì)比度增強(qiáng)，讓這顆太空巖石的表面細(xì)節(jié)纖毫畢現(xiàn)。

Credit: NASA/Goddard/SwRI/Johns Hopkins APL/NOIRLab

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