科学探索|NASA提出了一种可直接观察到暗物质影响的方法 NASA提出了一种可直接观察到暗

银河系的图片显示，数十亿颗恒星以螺旋状排列并从中心向外辐射，其中间有发光的气体。但我们的眼睛只能瞥见支撑我们银河系的表面。我们银河系约95%的质量是看不见的，它们不会跟光发生作用。其是由一种叫做暗物质的神秘物质构成，这种物质从来没有被直接测量过。

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现在，一项新研究计算了暗物质的引力如何影响我们太阳系的物体，其中包括航天器和遥远的彗星。另外，它还提出了一种方法，即暗物质的影响可以通过未来的实验直接观察。这篇文章发表在《Monthly Notices of Royal Astronomical Society》上。
“我们预测，如果你在太阳系中走得足够远，那么你实际上有机会开始测量暗物质的力量， ”这项研究报告的论文共同作者和NASA首席科学家办公室的顾问Jim Green说道， “这是关于如何做以及我们在哪里做的第一个想法。”
我们后院的暗物质
【科学探索|NASA提出了一种可直接观察到暗物质影响的方法】在地球上，我们星球的引力使我们不会从椅子上飞起来，而太阳的引力会使我们的星球按365天的时间表运行。但航天器离太阳越远，它对太阳引力的感受也就越少，但对另一种引力来源的感受则越多：来自银河系其他地方的物质的引力，这主要是暗物质。跟对银河系暗物质含量的估计相比，我们银河系1000亿颗恒星的质量是微不足道的。
为了了解暗物质在太阳系中的影响，研究的论文第一作者Edward Belbruno计算了“星系力” ，即正常物质跟整个星系的暗物质相结合的整体引力。他发现，在太阳系中，约45%的力量来自暗物质， 55%来自正常的、所谓的 “重子物质” 。这表明太阳系中的暗物质和正常物质的质量大致各占一半。
普林斯顿大学和耶希瓦大学的数学家和天体物理学家Belbruno说道：“我对太阳系中感受到的暗物质导致的星系力的贡献相对较小感到有点惊讶。这可以解释为大部分暗物质都在我们银河系的外围并远离我们的太阳系。”
一个被称为暗物质“光环”的大区域环绕着银河系，其代表着银河系暗物质的最大集中。晕中几乎没有正常物质。研究人员支出，如果太阳系位于离银河系中心更远的地方，它将感受到银河系中更大比例的暗物质的影响，因为它将更靠近暗物质光环。

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暗物质可能如何影响航天器
根据这项新的研究， Green和Belbruno预测，暗物质的引力会跟NASA派出的所有航天器在通往太阳系外的路径上发生轻微的互动。
Belbruno说道：“如果航天器在暗物质中移动的时间足够长，它们的轨迹就会被改变，这对于某些未来任务的任务规划来说是非常重要的。”
这样的航天器可能包括分别于1972年和1973年发射的退役的先驱者10号(Pioneer 10)和先驱者11号(Pioneer 11)、已经探索了40多年并进入星际空间的旅行者1号(Voyager 1)和旅行者2号(Voyager 2)探测器、已经飞过冥王星和柯伊伯带的Arrokoth的新视野号(New Horizons)飞船。
但这是一个微小的影响。在行驶了数十亿英里之后，由于暗物质的影响，像先驱者10号这样的航天器的路径只会偏离大约5英尺（1.6米）。“他们确实感受到了暗物质的影响，但它是如此之小，我们无法测量它， ”Green说道。