星系间暗物质、太阳大气密度及温度的空间分布，是天文物理研究领域重要主题，近日中央大学郝玲妮教授团队针对星群间暗物质、太阳大气热力学提出新理论模式，能解释宇宙暗物质温度随银河团中心距离先增后减的空间分布情况，也成功构建太阳大气由光球层、色球层、过渡区至日冕层的温度分布。

在宇宙所有构成中，能被观测的一般物质仅占5%，不与光、电磁波作用而无法直接探测的暗物质占27%，神秘暗能量则占68%，暗物质成分目前尚无定论，但它们能通过引力影响星系运动。

现有暗物质理论模式虽能正确解释密度随距离的分布结果，但温度分布结果并不正确，理论认为暗物质温度随距离银河团中心的增加而减少，但现有间接证据显示，暗物质温度随距离变化的分布非单调性。

除了暗物质，太阳大气温度随高度的变化，长期以来也没有适当理论可解释，当前理论模式只能定性解释过渡区及日冕层的温度分布，但无法明确说明光球层到日冕层温度从5,800度飙升至100万度。

对此，郝玲妮教授团队提出新的统计热力学理论模式，既可以解释暗物质温度随距离银河团中心先增后减的空间分布数据，还成功构建出太阳大气光球层、色球层、过渡区、日冕层的温度分布，尤其是光球层温度先快速降至色球层最低点。再于过渡区快速增至日冕层的100万度。

根据新理论模式，暗物质是由无数具有质量的多体组成之重力自生（self-gravity）系统，而太阳大气则是多粒子气体或电浆，受太阳重力场作用，这两种多体系统的组成粒子或暗物质具各种不同速度及动能。

在一般热平衡系统中，粒子速度分布为高斯函数（或称Maxwellian distribution），其对应的温度为常数，不具空间变化；但新理论提出粒子或暗物质的速度分布为非热平衡的广义Kappa函数，人造卫星仪器普遍可从太阳喷发的带电粒子中观测到。

研究也显示，只有在极端非热平衡系统中，方能产生暗物质及太阳大气出现的特殊温度分布，这是过去的速度分布函数无法解释的物理现象。

由于太阳大气喷发的大量高能辐射及带电粒子会干扰地球电磁环境并影响卫星通信，研究太阳对于日地物理、太空天气有重要应用；进一步研究暗物质则有助人类更理解宇宙形成与基本物质特性。

新论文发表在《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）。

（首图来源：pixabay）