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星系中心的超大質量黑洞可能由暗物質為假想粒子「軸子」構成﹖
什麼是暗物質﹖這是現代天文學最讓人抓狂的問題之一﹐它存在﹐但我們不知道它的真實身分。一種可能性是名為「軸子」的奇怪新粒子﹐雖然到目前為止﹐地球上還沒有任何實驗設備發現它的存在﹐但現在有科學家提出有趣假設﹐也許某些位於星系中央的超大質量黑洞根本不是黑洞﹐而是大量軸子綑綁在一起的暗物質團塊。
軸子(axion)是科學家為了解決CP守恆問題而提出的一種假想粒子。自然界無處不存在CP對稱性﹐只有弱交互作用打破了這道規則。科學家們認為﹐強核力(strong nuclear force﹐即強交互作用)照理說也應該會出現CP破壞現象﹐然而我們至今都沒看過﹐一個可能性是強交互作用也會出現CP破壞﹐但很快就被「修好」恢復對稱性。
這個關鍵修理工就是軸子﹐科學家假定這種新型假想粒子能在強交互作用中恢復某種平衡。之後﹐科學家發現如果軸子就是暗物質﹐將可以套用在全部的暗物質觀測事件上﹐比如星系內部的旋轉曲線﹑星系團內各星系的運動等。更重要的是﹐軸子位於星系核心能緊密捆綁在一起﹐形成巨大的「球」﹐乍看之下就像一個不會與光相互作用的超大質量黑洞。
但另一個問題又來了﹐我們至今也還沒有任何實驗設備找到軸子的蹤跡。麻省理工學院團隊最近才剛展開一個檢測軸子的新實驗﹐結果當然是鎩羽而歸﹐科學家並沒有在特定質量範圍內檢測到這種暗物質粒子。軸子非常輕﹐比微中子還要輕上千倍﹐且幾乎不與任何物質作用(甚至也不太常與自身相互作用)﹐但這種粒子非常長壽且穩定。
事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope﹐EHT)團隊已經宣布人類首次「直接」拍到超大質量黑洞身影﹐但天體物理學家Paul Sutter在《Universe Today》的文章中表示﹐這無法代表潛伏於其他星系中心的物體也是超大質量黑洞。或許﹐根本不是黑洞﹐而是一堆軸子綑綁在一起的「球」呢﹖
除了事件視界望遠鏡﹐其他儀器都沒有直接觀察過超大質量黑洞﹐而是從其他間接方法估計黑洞的大小與質量。幾十年來的觀測有個結論﹕質量越大的星系﹐其中心黑洞也越大﹐這告訴我們黑洞以某種方式與它們的宿主星系一同成長進化。
如果星系中心超大質量的物體不是黑洞而是軸子團塊﹐也能說通﹕星系越大﹑承包的暗物質越多﹐所以中心的軸子團塊也越大。那麼﹐這個有趣的假設有沒有機會被驗證呢﹖暗物質是否就是軸子﹑並且真身為藏在星系中央的「超大質量黑洞」﹖希望有一天謎底可以解開。
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