APP 這是哈勃太空望遠鏡拍攝的星系團Cl0024+1654照片，其中的暗物質以藍色表示
導讀：暗物質的謎團一直困擾著科學家。最近一些物理學家提出，暗物質是在另一次宇宙“大爆炸”中形成的。如果這一理論得到證實，有可能會改變我們對早期宇宙的看法。
如今的天文學家普遍認為，宇宙起源于一次大爆炸。大約137億年前，一個極其熾熱、密度極高的輻射點突然爆發(fā)，產(chǎn)生了我們今天所知的宇宙。
但是，這次大爆炸是否是唯一的宇宙創(chuàng)生事件呢？有些物理學家提出了一個大膽的想法，認為在大爆炸之后，可能還有一次“暗大爆炸（DarkBig Bang）”，可以解釋宇宙中神秘的暗物質來源。
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看不見的暗物質
暗物質是一種我們無法直接觀測到的物質，它不發(fā)光也不反射光。但是通過觀測分析其他物質受到的引力作用，科學家認為宇宙中存在暗物質，并且數(shù)量巨大，約占宇宙中所有物質的85%。
暗物質對星系的形成和運動有著重要的影響，也是天文學家研究宇宙結構和演化的關鍵線索。然而，暗物質的本質和起源一直是一個謎。
宇宙大爆炸示意圖
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宇宙大爆炸后還有暗大爆炸？
在去年2月提交的論文《暗物質和引力波來自黑暗大爆炸》中，美國科學家凱瑟琳·弗里茲（KatherineFreese）和瑞典科學家馬丁·沃爾夫岡·溫科勒（MartinWolfgang Winkler）提出了“暗大爆炸”的理論。
這兩位科學家分別來自美國密歇根大學和瑞士斯德哥爾摩大學，其中凱瑟琳·弗里茲是世界暗物質研究領域的頂尖專家。根據(jù)他們的理論，“暗大爆炸”可能是暗物質和暗輻射產(chǎn)生的根源。
兩位科學家的“暗大爆炸”的理論認為，暗大爆炸發(fā)生在最初的宇宙大爆炸之后的某個時間。他們還認為，“暗大爆炸”發(fā)生在一個由暗物質和暗能量組成的所謂“暗區(qū)”。在某個時刻，這個暗區(qū)可能發(fā)生了相變，使得暗真空能量轉化為一種高溫的暗粒子等離子體。
根據(jù)他們的論文，在暗大爆炸的過程中，暗物質可能以多種方式產(chǎn)生。一種可能是所謂的“暗物質自相殘殺”，即暗物質粒子相互吞噬。另一種可能是暗物質粒子成對湮滅，然后經(jīng)過一個稱為“熱凍結”的冷卻階段。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，暗物質大爆炸必須遵循某些限制條件；如果發(fā)生得太早，現(xiàn)在的暗物質就會太多；如果發(fā)生得太晚，現(xiàn)在的暗物質就會太少。但如果暗大爆炸發(fā)生在宇宙誕生不到一個月時，則與所有已知的觀測結果相吻合。
利用脈沖星探測引力波示意圖
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新理論驗證不容易
盡管確認暗大爆炸事件產(chǎn)生的暗物質很難通過直接或間接的方式探測到，但弗里茲和溫科勒仍然認為，暗大爆炸可能產(chǎn)生獨特的引力波信號。引力波是時空中的漣漪，至今仍在宇宙中蕩漾。這意味著暗大爆炸理論未來可能會借助引力波得到檢驗。
但兩位論文作者也承認，目前的引力波探測器的靈敏度還不足以發(fā)現(xiàn)暗大爆炸的引力波信號。但另一種利用遙遠的脈沖星的引力波探測器，即所謂的“脈沖星計時陣”實驗或許能夠做到這一點。
參考信息：
https://thedebrief.org/dark-big-bang-theory-argues-a-second-cosmological-origin-event-could-help-resolve-dark-matter-mystery/
https://www.livescience.com/a-dark-big-bang-may-have-flooded-the-universe-with-invisible-matter-new-study-proposes
策劃：張超 李培元 楊柳
審核：北京天文館研究館員李昕
