科学|星系中暗物质如何分布的奥秘，被科学家发现了
宇宙中物质集中在星系、恒星和行星中的引力是由所谓的“暗物质”提供的 ， 它从大爆炸时几乎是均匀的状态演化到现在 。但是 ， 尽管这种“额外的物质起着至关重要的作用 ， 我们对它的性质、行为和组成几乎一无所知 ， 这是现代物理学的基本问题之一 。
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图注：在计算机上模拟的两个星系中的暗物质 。它们之间的唯一区别是暗物质的性质 。左侧无碰撞 ， 右侧无碰撞 。这项工作表明 ， 实际星系中的暗物质看起来更像右边的图像 ， 比左边的图像更不团块 ， 更弥散 。圆圈标志着银河系的尽头 。
在最近的《天文学与天体物理学快报》中 ， 加纳里亚斯天文学家的科学家（ IAC）/拉古纳大学（ULL）和布宜诺斯艾利斯省西北国立大学（阿根廷胡宁）的研究表明 ， 星系中的暗物质遵循“最大熵”分布 ， 揭示了其性质 。
暗物质占宇宙物质的85％ ， 但暗物质的存在仅在天文尺度上显示 。也就是说 ， 由于其弱相互作用 ， 只有在大量存在时才可以注意到净效果 。由于它很难冷却 ， 因此它形成的结构通常比行星和恒星大得多 。由于暗物质的存在仅在大规模范围内出现 ， 因此其性质的发现可能必须通过天体物理学研究来确定 。
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【科学|星系中暗物质如何分布的奥秘，被科学家发现了】最大熵
要说暗物质的分布是根据最大熵（相当于“最大无序”或“热力学平衡”）来组织的 ， 则意味着它处于最可能的状态 。为了达到这种“最大紊乱” ， 暗物质必须像气体分子一样在其内部发生碰撞 ， 以达到平衡其密度、压力和温度的关系 。但是 ， 我们不知道暗物质如何达到这种平衡 。
加纳里亚斯天文学家的科学家（ IAC）研究人员若尔格·桑切斯·阿尔梅达（JorgeSánchezAlmeida）表示：“例如 ， 与空气中的分子不同 ， 由于引力作用很弱 ， 暗物质粒子几乎不应该相互碰撞 ， 因此它们达到平衡的机理是个谜 。”若尔格·桑切斯·阿尔梅达（JorgeSánchezAlmeida）是本文的第一作者 。他补充说：“但是 ， 如果它们确实发生了碰撞 ， 那将赋予它们一种非常特殊的天性 ， 这将在一定程度上解决其起源的神秘性 。”
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在矮星系中已检测到最大的暗物质熵 ， 而暗星与总物质的比例要比更大质量的星系更高 ， 因此更容易看到它们的作用 。但是 ， 研究人员希望这是所有类型星系中的普遍行为 。
该研究表明 ， 热力学平衡中的物质分布具有较低的中心密度 ， 这是天文学家在许多实际应用中所假定的 ， 例如在正确解释引力透镜时 ， 或在设计通过其自我湮灭检测暗物质的实验时 。
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该中心密度是用引力透镜正确解释光的曲率的基础：如果密度较小 ， 则透镜的作用会较小 。要使用引力透镜测量银河系的质量 ， 需要一个模型 ， 如果更改此模型 ， 则测量值也会发生变化 。
中心密度对于尝试使用自身湮灭检测暗物质的实验也非常重要 。两个暗物质粒子可能在一个极不可能的过程中相互作用并消失 ， 但这是其性质的特征 。为了使两个粒子相互作用 ， 它们必须碰撞 。这种碰撞的可能性取决于暗物质的密度 ， 暗物质的浓度越高 ， 粒子碰撞的可能性就越高 。
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