反物質彗星

反物質彗星與反物質流星體是假想中完全由反物質而非一般物質構成的彗星和流星體。雖然從未被實際觀測到，且在銀河系內任何地方都不太可能存在，但其存在的假說已被提出，並在該假說被視為正確的前提下，多年來被用作解釋各種觀測到的自然現象的可能原因之一。

關於其存在的假說

彗星由反物質構成的假說可追溯至1940年代，當時物理學家弗拉基米爾·羅讓斯基（Vladimir Rojansky）在其論文〈關於反地球物質存在的假說〉（"The Hypothesis of the Existence of Contraterrene Matter"）中，提出某些彗星和流星體可能由「反地球」（contraterrene）物質（即反物質）構成的可能性。羅讓斯基指出，這類物體（如果存在的話）其起源應在太陽系之外。他假設，若太陽系軌道中存在一個反物質物體，它將會表現出1940年代觀測到的彗星行為：當其原子與來自其他天體和太陽風的「地球」（terrene）物質發生湮滅時，會產生揮發性化合物，並使其成分轉變為原子質量較低的元素。基於此，他提出一個假說，認為一些被認定為彗星的天體，實際上可能是反物質物體，並根據史蒂芬-波茲曼定律的計算，提出可透過觀測其溫度來確定太陽系內是否存在這類物體。一個承受正常水平隕石轟擊（依1940年代數據）的反物質天體，若吸收一般物質與反物質湮滅所產生能量的一半，根據懷利（Wylie）計算的轟擊數據，其溫度將為 ，若根據尼寧格（Nininger）的計算，則為 。1970年代，當柯侯德彗星被觀測到時，羅讓斯基再次在《物理評論快報》的一封信中提出反物質彗星的假說，並建議對該彗星進行伽瑪射線觀測以驗證此假說。

羅讓斯基在1940年的原始假說認為，太陽系內可能由反物質構成的天體或許只有彗星和流星體，所有其他天體幾乎可以肯定是一般物質。此後收集的實驗證據不僅證實了此一限制，更使得實際存在反物質彗星和流星體的可能性顯得愈發渺茫。耶魯大學天文學助理教授蓋瑞·史坦格曼（Gary Steigman）在1976年指出，太空探測器登陸時並未湮滅，此一事實證明了火星、金星、月球等天體並非由反物質構成。他亦指出，若任何行星或類似天體是由反物質構成，它們與一般物質構成的太陽風之間的交互作用，以及由此產生的伽瑪射線輻射強度，早就讓它們輕易地被注意到了。他提到，甚至連反物質宇宙射線也未曾被發現，研究中發現的所有原子核均為一般物質，自1961年起由不同人士進行的多項研究實驗數據，已排除宇宙射線中反物質的成分比例高於總量10⁻⁴的可能性。此外，宇宙射線通量的一致性（均為一般物質）表明，銀河系內任何地方都不存在較重的反物質元素（如碳）的來源，因為（儘管未經證實）一個合理的假設是，宇宙射線代表了整個星系的整體成分。按照此邏輯，它們代表了整個星系——既然它們確實含有一般物質的碳及其他原子，卻從未觀測到含有任何反物質原子，因此，在本星系內，太陽系外的反物質彗星、流星體或任何其他大型重元素物體，都沒有合理的來源。

來自西安大略大學（加拿大安大略省倫敦市）的馬丁·畢奇（Martin Beech）引用了支持宇宙中不存在反物質的各種假說與實驗結果。他主張，任何存在的反物質彗星和流星體，其起源必定（至少）是太陽系外的，因為太陽系形成的星雲假說排除了它們源於太陽系的可能性。在星雲形成前或行星吸積盤中的任何反物質，與其混合的一般物質發生湮滅前的壽命，以天文學尺度而言相對短暫。此壽命以數百年計，因此任何在太陽系形成時存在的太陽系內反物質，早已湮滅殆盡。所以，任何反物質彗星和流星體必定來自另一個太陽系。再者，反物質流星體不僅必須源於太陽系外，它們還必須是在近期（即過去10⁴～10⁵年內）被太陽系捕獲的。大多數流星體由於相互碰撞，在此時間範圍內會被分解成10⁻⁵ 克大小的碎塊。因此，任何反物質流星體要麼本身源於太陽系外，要麼是從一顆源於太陽系外的反物質彗星上剝離下來的。根據觀測證據，前者存在的可能性不大。任何太陽系外的流星體應具有雙曲線軌道，但觀測到的流星體中僅有不到1%符合此條件，而這些都可以用一般（地球物質）太陽系天體因行星相遇而受攝動，進入雙曲線軌道來解釋。畢奇的結論是，持續未有發現的結果並不構成反證（M. Rees言：『缺乏證據並非不存在的證據』），而一次確定的偵測就能推翻前述所有論點。

對觀測現象的假說性解釋

玻隕石

1947年，奧斯曼尼亞大學教授、新墨西哥大學隕石學研究所副研究員穆罕默德·阿卜杜爾·拉赫曼·汗（Mohammad Abdur Rahman Khan）提出假說，認為反物質彗星或流星體是玻隕石的成因。然而，在眾多關於玻隕石成因的解釋中，此一解釋被認為是可能性較低的其中之一。

1908年通古斯大爆炸

到了1950年代，對反物質彗星和流星體的推測已成為天體物理學家的普遍話題。其中一位，佛羅里達州立大學的菲利普·J·懷亞特（Philip J. Wyatt）提出，通古斯大爆炸可能是一顆由反物質構成的流星所致。威拉得·利比（Willard Libby）和克萊德·科溫（Clyde Cowan）進一步發展了懷亞特的想法，他們研究了全球樹木年輪中的碳-14含量，並注意到1909年的含量異常之高。然而，即便在1958年，此假說的理論缺陷就已被指出，更不用說當時第一批伽瑪射線測量衛星傳回的證據了。其一，該假說無法解釋一顆反物質流星如何在進入地球大氣層高處、一接觸到一般物質時不立即湮滅，而能存留到如此低的高度。

球狀閃電

1971年，卡勒姆實驗室的大衛·E·T·F·艾希比（David E. T. F. Ashby）和英國原子能研究機構的科林·懷特黑德（Colin Whitehead）提出假說，認為反物質彗星或流星體的碎片可能是球狀閃電的成因。他們用伽瑪射線偵測儀器監測天空，並報告在511 keV（千電子伏特）處觀測到異常高的讀數，此為電子與正電子碰撞的特徵伽瑪射線頻率。這類讀數有其自然解釋。特別是，雷暴天氣可以間接產生正電子，因其會產生不穩定的同位素氮-13和氧-15。然而，艾希比與懷特黑德指出，觀測到伽瑪射線讀數時並無雷暴。他們轉而提出反物質流星的假說，認為這是一個有趣的假說，能解釋他們觀測記錄到的一切，並建議值得進一步研究。

伽瑪射線爆

1990年代，據信存在於歐特雲中的反物質彗星，被提出作為伽瑪射線爆的一種可能解釋。這些爆發可由物質與反物質微彗星的湮滅來解釋。其爆炸會產生強大的伽瑪射線爆，並將物質加速至近光速。這些反物質微彗星據信存在於超過1000天文單位的距離。計算顯示，半徑約1公里的彗星若以1天文單位的近日點飛越太陽，其半徑會縮減1公尺。微彗星由於體積小，太陽加熱造成的應力更為集中，因此會更快地碎裂並燃盡。反物質微彗星的燃盡速度會更快，因為太陽風與微彗星表面的湮滅會產生額外熱量。隨著後續幾年偵測到更多伽瑪射線爆，此理論無法解釋觀測到的伽瑪射線爆在宿主星系周圍的分布，以及與伽瑪射線爆相關的X射線譜線的偵測。2002年發現一顆與伽瑪射線爆相關的超新星，為大質量恆星是伽瑪射線爆的起源提供了強而有力的證據。自2002年以來，更多超新星被觀測到與伽瑪射線爆相關，大質量恆星作為伽瑪射線爆起源的理論已牢固確立。

延伸閱讀

其他

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