两位理论物理学家提出,穿过银河系的薄暗物质盘可能是导致地球上一些大规模灭绝事件的陨石撞击的原因,包括恐龙的灭绝。
该模型基于作者及其合作者去年描述的一种假设的暗物质形式,作为解决一个独立的宇宙难题的方法。这种“暗盘”的存在可以通过天文观测很快得到验证。
马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天体物理学家马里奥·利维奥(未参与此项研究)表示,这个最新的想法将两种推测性且截然不同的理论结合在一起,“非常有趣”,即使支持它的证据远非令人信服。
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陨石经常撞击地球表面。三十年前,物理学家们提出,这种轰击是周期性增强的,指向某种潜在的宇宙原因。一种提出的解释是,太阳拥有一颗尚未被探测到的伴星,被称为“复仇女神”或“死亡之星”,它会定期经过,将来自遥远奥尔特云的彗星发送到太阳系内部。
在最新的论文中,马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的理论物理学家丽莎·兰德尔和马修·里斯重新提出了另一种观点,该观点认为所谓的周期性是由于太阳(以及随之而来的太阳系)在银河系内移动的方式造成的。当太阳沿着银河系旋臂的旋转运动,绕着银河系中心旋转时,它也会上下移动,周期性地穿过将银河系切成上下两半的平面,就像三明治中的两片面包一样。作者认为,当太阳上下振荡时,它会穿过密度更高的暗物质层(就像中间的火腿一样),从而产生引力推拉,扰乱奥尔特云中的彗星。
之前的模型无法解释足以产生这种效应的强大引力。但是,兰德尔和里斯表明,银河系中心的薄暗物质盘完全可以做到这一点,从而导致大约每3500万年一次的彗星风暴。这与近期对撞击坑的调查中发现的一些微弱的统计证据相吻合。他们的论文将发表在《物理评论快报》上。
暗物质通常被认为是相互作用非常微弱的,因此无法沉降到这样的圆盘中。但是,作者认为,一小部分暗物质的行为可能非常不同。去年,他们开发了一种“耗散暗物质”理论,试图解释费米伽马射线太空望远镜在银河系中心观测到的类似暗物质的信号。他们的模型产生了一个厚约35光年(10秒差距)的暗盘,其密度约为每平方光年1个太阳质量(每平方秒差距10个太阳质量)——密度足以触发周期性的彗星雨。
兰德尔说,基于撞击坑记录的3500万年周期的证据本身“粗略”。她说,陨石坑记录中的波动意味着对周期性的搜索总是可能会抛出一些相关性。因此,她和里斯颠倒了问题,根据他们的模型预测了周期。“如果你然后找到匹配项,它就比其他情况具有更大的统计意义,”她说。
他们将他们的模型(使用3500万年周期)与过去2.5亿年内创建的宽度超过20公里的陨石坑记录进行了比较。与随机彗星轰击相比,他们的模型的可能性比为3,这意味着它与观测到的陨石坑日期的一致性比随机速率高三倍。
天文学家应该能够测试暗盘是否存在,并且具有该模型预测的密度。欧洲航天局去年发射的盖亚任务将绘制银河系的引力场,并可能排除或证实这种较暗圆盘的存在。
但是,德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的天体物理学家科林·贝勒-琼斯说,3比1的可能性水平是“你通常不会费心提及”的水平。他说,通过调整描述暗盘的参数,你很可能会发现完全不同的结果。该模型也没有考虑到小行星(它们不像奥尔特云那么远)可能导致陨石坑的事实。
堪萨斯州劳伦斯大学的天体物理学家艾德里安·梅洛特说,陨石坑的任意选择以及一些陨石坑年龄估计值存在较大的误差范围,增加了不确定性。“耗散暗物质是一种可能的解释,但尚不清楚它是否解释了任何真实的东西,”他说。
尽管其基础是推测性的,但兰德尔说,这项练习很有价值。“这是试图通过说我们将基于此进行预测,将这个有点疯狂的想法转变为科学,”她说。“我们并不是说我们认为它会100%是真的。”