详解紫外辐射缺失之谜

似乎在附近的宇宙中缺少了一些东西，而且是很多东西:紫外线光子。最近对邻近宇宙紫外线背景辐射的研究发现了“光子生成不足的危机”，这表明人们要么错误估计了邻近的紫外线源，要么没有正确理解星系际介质，或者两者兼而有之。

渗透宇宙的紫外线背景辐射来自两个主要来源——类星体和年轻的高温恒星。它们的紫外光子与扩散穿过星系际空间的稀薄气体相互作用，将中性氢原子转化为带电离子。由于恒星的紫外线辐射通常在与星系间氢云相互作用之前被宿主星系中的气体吸收，类星体可能提供河流紫外线背景辐射的最大部分。

因为紫外线背景辐射太暗，天文学家无法直接测量它。相反，他们积累所有可能的紫外线辐射源，并计算星系间气体吸收和再发射的紫外线的比例。

对遥远宇宙的观察表明，紫外线源的数量和星系间气体的电离率非常接近。而是卡内基天文台的尤娜？朱娜·科尔梅尔和他的同事们的一项研究表明，这一结果在邻近的宇宙中更加奇怪。

科尔梅尔的团队模拟了产生哈勃太空望远镜对附近星系间氢云观测所需的电离率。然而，为了以这样的速度电离氢，邻近宇宙所需的紫外线辐射量是超级计算机模拟紫外线背景的五倍。

科尔梅尔的团队为这场危机提供了几种可能的解释，但没有一种似乎完全令人满意。天文学家可能需要彻底重新评估来自类星体和年轻恒星的紫外线辐射量，以及从宿主星系逃逸的恒星辐射量。

一个更令人兴奋的可能性是，邻近宇宙的紫外线背景被未被发现的光子源所主导。也许最彻底的解决办法是银河光晕中的暗物质衰变过程产生了缺失的紫外线辐射。科尔梅尔的团队估计，如果是这样的话，在整个宇宙历史中只有非常少量的暗物质已经衰变。但是这个解释将完全改变我们对暗物质特性的理解。

麻省大学阿姆赫斯特分校的尼尔·卡茨在卡内基协会的新闻稿中说:“你知道，当你开始谈论暗物质衰变时，这是一场危机！”

尤蒂卡学院的乔·里巴多没有参与这项研究，他说，不管猜测如何，危机表表明，我们当前的模型和对当前宇宙的观察之间有很大的矛盾。“当然，每当你的理论模型与观察不一致时，这是一个学习宇宙新知识的令人兴奋的机会。”