宇宙间的物质是指构成宇宙的各种物质,包括普通物质、暗物质和暗能量等。
普通物质
普通物质是我们能够探测到的,主要包括气体、星系、行星、行星卫星、恒星、行星际物质等等。
普通物质也称为可见物质,只占宇宙总物质密度的约5%,但在可观测宇宙中是最为显著的。
暗物质是指不发射光子,不参与电磁作用,所以不能被直接观测到的物质。
暗物质
然而,从宇宙学的观点来看,我们可以通过测量宇宙中的物质密度、引力等属性,推断出宇宙中存在大量暗物质,这些暗物质是维持宇宙结构的重要组成部分。
暗物质占宇宙总物质密度的约27%,通过引力作用影响着宇宙的演化。
有间接的证据表明它们的存在,例如宇宙学观测、天体物理学观测以及在大型强子对撞机等实验中的粒子物理学研究。
这些间接证据还包括星系旋转速度、宇宙微波背景辐射、大尺度结构的形成以及引力透镜效应等现象。
· 星系旋转速度
根据牛顿万有引力定律和质点运动规律,天体运动的速度应该与距离中心的距离成反比例关系。
星系旋转
但是,天文学家发现,星系内部的星体运动速度并不遵循这个规律,星体离开中心的距离越远,速度并没有随之减慢,反而保持恒定,这被称为“星系旋转速度问题”。
科学家们认为,这种异常的运动速度是由于星系内存在大量的暗物质所产生的引力作用,而暗物质的存在并不会对可见光的传播和观测造成影响,因此被称为“暗物质”。
· 宇宙微波背景辐射
宇宙微波背景辐射是宇宙早期产生的辐射,在宇宙大爆炸之后,随着宇宙膨胀和冷却而演化,最终形成了今天我们能够观测到的微弱信号。
科学家们通过对宇宙微波背景辐射的测量,发现了宇宙的初密度扰动,这些密度扰动在引力作用下,形成了宇宙中的各种结构,包括星系、星团、超星系团等等。
而这些结构的形成和演化,也需要考虑暗物质的存在和作用。
· 大尺度结构的形成
暗物质通过引力相互作用,形成了大量的密度扰动,而这些密度扰动是星系、星团等可观测结构形成的基础。
因此,暗物质在宇宙学中被认为是宇宙结构形成和演化的重要组成部分。
· 引力透镜效应
引力透镜效应是指暗物质通过引力作用扭曲了背后的光线,从而使得背后的天体在视线方向上出现了偏移和形变。
引力透镜效应
科学家们通过观测引力透镜效应,可以间接探测到暗物质的存在和分布情况。
暗能量是一种未知的物质或场,具有负压强,能够产生反引力作用并导致宇宙膨胀加速。
暗能量占宇宙总能量密度的约68%,是宇宙加速膨胀的原因。
太空中的暗能量
暗能量是一种“负压力”,可以产生引力反向的效果,从而加速宇宙的膨胀。
这种加速的过程需要能量来维持,暗能量被视为宇宙能量密度的一个组成部分,与其他物质一起共同构成了宇宙的总能量。
因此,暗能量也被归结为宇宙物质的组成部分。
综上所述,宇宙间的物质是极其广阔和复杂的,它们相互作用、相互影响,形成了宇宙中各种不同的结构和现象,如星系、星云、黑洞、宇宙微波背景辐射等等。
通过观测和研究这些结构和现象,人们逐渐了解宇宙中的物质分布、演化、性质等等,也不断地探索着宇宙的奥秘。
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