簡介
暈族大質量緻密天體(MAssive Compact Halo Objects,縮寫為 MACHOs),又名 大質量緻密暈天體,是一個 天文學的普通名詞,可以用來解釋可能存在 暗物質在星系暈。暈族大質量緻密天體是一些體積很小的大質量重子物質,沒有或只有很少的電磁輻射,在星際空間不與恆星系統發生影響。暈族大質量緻密天體自身不發光,所以很難被探測到。暈族大質量緻密天體也可能是黑洞、中子星、褐矮星、自由行星、白矮星和非常微弱的紅矮星,也有人認為暈族大質量緻密天體和 大質量弱相互作用粒子(WIMP)都是暗物質的候選者之一。發現
暈族大質量緻密天體可以被發現,只要通過它們與其他天體的 引力透鏡作用就可以被間接探測到。引力透鏡是廣義相對論效應,背景光源發出的光在引力場(各種大質量天體)黑洞)附近經過時,光線會像發生彎曲,並且引力場會像透鏡一樣將光線聚焦。20世紀80年代, 普林斯頓大學的波蘭天文學家Bohdan Paczyński討論了銀河系暈中不發光的暗天體作為 微引力透鏡的可能性,認為它們有很高的幾率被觀測到。這些天體叫做暈族大質量緻密天體。1993年,人們在 大麥哲倫雲中發現了第一個這類暗物體的例子,是由三個天文小組發現的,法國的EROS小組,波蘭科學家為主的OGLE小組,由美澳科學家組成的MACHO計畫小組。MACHO計畫小組人數最多的,由勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的阿爾科克(Charles Alcock)為首,該實驗室的貝內特(David Bennett)和加利福尼亞大學聖迪戈分校的戈里斯特(Kim Griest)參與領導,使用位於澳大利亞坎培拉附近的斯特羅姆洛山天文台的1.5米口徑望遠鏡進行工作。各個小組都發現了由暈族大質量緻密天體(MACHOs)對於大麥哲倫雲中恆星的微引力透鏡效應的明顯例子。
1996年1月美國天文學會的學術討論會上,美澳合作的MACHO計畫小組者公布了銀河系暈的大部分含有暈族大質量緻密天體(MACHOs),有力證據來自對7個新的大質量暈天體的發現。他們又一次用對大麥哲倫雲的引力透鏡效應,來確定這些幽靈天體的性質。這些暈族大質量緻密天體(MACHOs)的質量從0.1太陽質量到1個太陽質量不等。
這些小組已排除了用暗物質被解釋暈族大質量緻密天體(MACHOs),大量的這類天體的質量在0.00000001個太陽質量到100個太陽質量之間。MACHO計畫小組聲稱他們已經找到足夠多的微引力透鏡,並預測存在著許多約0.5個太陽質量的這類天體,足以解釋銀河系暈質量的20%的暗物質。 這表明暈族大質量緻密天體(MACHOs)可能是白矮星或紅矮星,或其他類似的天體。不過白矮星或紅矮星並不是完全黑暗的,它們也能發一些很弱的光,所以可以與哈勃望遠鏡合作進行調查。這些搜尋已排除我們的銀河系大部分暗物質的可能性。另外一個EROS2 小組認為,不確認這些信號就是暈族大質量緻密天體(MACHOs)。他們沒有找到足夠的微引力透鏡效應是與敏感性較高有關。
據使用哈柏太空望遠鏡(HST)的 近紅外線照相機和多目標分光儀(NICMOS)觀察,只有不到1%的銀河系暈是由紅矮星組成。 直至對應了暗物質暈的一個微不足道的小部分,所以失蹤物質的問題仍然不能完全由暈族大質量緻密天體(MACHOs)解決。
候選者
暈族大質量緻密天體(MACHOs)有時可能會考慮 黑洞。黑洞是真正的黑色,因為它們沒有任何輻射(包括可見光),他們只吸收不釋放。銀河系暈周圍有可能是黑洞。黑洞有時可以探測到由明亮的氣體和塵埃圍繞它形成的一個吸積盤。這種盤可以氣體遮住黑洞,因為它不能很快地被吸收。一個孤立的黑洞沒有吸積盤,將只能用引力透鏡探測。天文學家懷疑他們能解釋大部分的暗物質。最大可能的短缺物質對整個銀河系平衡有很大影響。中子星有點像黑洞,恆星遭受劇烈的壓縮使其組成物質中的電子併入質子轉化成中子。經過足夠的時間,這些中子星級完全輻射完自己能量,成為冷星,由於過於微弱而探測不到。同樣,老的白矮星也有可能成為變冷死亡,最終成為黑矮星,雖然宇宙的年齡尚未足夠任何星達到這個階段。
褐矮星成為候選的理由上面已經講過。褐矮星有時被稱為“失敗之星”,因為他們沒有大到足夠的規模可以開始核聚變,只是簡單緩慢的發熱。所以它們唯一的能量來源是通過自己的引力收縮,它們是依稀可見的,在某些情況下褐矮星大約有木星的質量的13-75倍。