我们可能已经发现太阳附近的暗物质

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翻译：张瀚之

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：朱宸宇

https://phys.org/news/2026-02-pulsar-hints-nearby-dark-halo.html

文章摘要

一组美国天文学家在物理评论快报上公布他们可能已经检测到了暗物质子晕。这组天文学家来自阿拉巴马大学亨茨维尔分校。他们发现了一团看不见的暗物质可能正在对附近的脉冲星施加微弱的引力牵引。如果这一结果得到证实，我们将获得暗物质在银河系中的分布方式的新的线索！

暗物质晕的分布。图片来源：Chakrabarti et al.

✦ 暗物质的结构

尽管暗物质从来没有被直接观测到，但是天文学家们估计暗物质约占宇宙总质量的 85%。目前最可靠的宇宙学模型预测这种不可见的物质会形成巨大而弥散的晕，然后这个晕会完全包裹，比如银河系，这样的盘状星系。这些暗物质晕内部理论上还应当分布着大量被称为暗物质子晕的稍微小一点的结构。如果理论预测是正确的，那么这类子晕应当在整个银河系中大量存在。即使它们的质量高达太阳质量的数千万倍，它们对可见物质产生的引力影响十分有限。所以，迄今我们都很难探测到它们。

✦脉冲星成为宇宙计时器

为了能寻找这些难以捉摸的结构，Chakrabarti的团队将目光投向了脉冲星。脉冲星是一类高磁化、快速自转的中子星。脉冲星的磁极会发射出强烈的电磁辐射束。由于脉冲星的磁轴通常与自转轴不对齐，这些辐射束会在天空中扫出圆形轨迹。如果辐射束周期性地扫过地球的视线方向，脉冲星就会表现出极其稳定的“脉冲”信号，使其成为宇宙中最精确的天然时钟之一。

如果脉冲星向或者远离地球加速运动，脉冲波到达地球的时间就会发生微小变化。通过捕捉这种细小的差距，天文学家可以以极高的精度测量它的加速度。在这项研究中，研究团队分析了一对罕见的脉冲星双星系统的计时数据，同时还研究了附近的孤立脉冲星。他们发现在不存在任何外部影响的情况下，这个双星系统的计时结果应当显示出一个仅由两颗恒星相互引力控制的稳定椭圆轨道。

✦ 证据表明存在一个未被观测到的大质量天体

然而，有迹象表明这些脉冲星的运动正受到额外质量源的扰动。这种力量似乎在轻微地将脉冲星拉离预期轨道。随后，研究团队利用 原子氢和分子氢分布数据，对这片宇宙中可能解释这一异常的恒星、气体云或其他普通物质进行了全面搜索，但发现一个合理的解释理由。

根据轨道偏移的幅度，必须有一个质量约为数千万个太阳质量的不可见天体在起作用。这样的天体与暗物质子晕的理论预期高度吻合，并且它距离太阳仅有几千光年（在银河尺度上算是相当近的距离）。

✦我们怎么确定这就是暗物质？

不过这个信号是否真的是暗物质子晕，仍然存在相当大的不确定性。脉冲星双星系统本身就十分罕见，在我们把搜索推广到更大范围之前，可能还需要来自其他独立观测证据的支持。

即便如此，研究团队仍希望他们的结果能够成为绘制银河系暗物质子结构分布图的重要第一证据，并且能最终帮助我们理解，为什么在宇宙中占据主导地位的暗物质，会如此令人沮丧地难以被直接捕捉。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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模拟宇宙中的暗物质。图片来源：Tom Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

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