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史上首次!中国天文学家发现暗物质星系,亮度仅银河系千万分之一
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2023.08.08 河南

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现代科学认为,人类诞生于200多万年前,在200多万年前,猿类生物生活在地球上,当时地球上还生活着很多其它凶猛的生物,猿类生物为了能够长久的发展下去,于是它们选择了群居生活,群居生活不仅仅能够促进彼此之间相互交流的机会,还能够有效的抵抗外来侵略者,科学家经过研究发现,频繁的交流能够使大脑的发育变得越来越快,由于猿类长期在一起生活,所以猿类的大脑变得越来越聪明,最终成功进化为人类,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘, 现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快。

当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外是不是还存在其它生命?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路,根据科学家对宇宙的研究得出,可观测宇宙内至少有2万亿个星系,每个星系都有数千亿颗恒星,银河系和太阳系不过是一粒尘埃而已,为了能够更加深入的了解宇宙的奥秘,我国在贵州省,建立了一台直径500米的球面望远镜,整个天眼被固定在一个圆形的山谷中,中国天眼的威力巨大,能够接收到137亿光年外发出的信号,它能够看到宇宙中极端天体的运动规律和物理构造,从使用到现在,中国天眼发现的脉冲星已经有240颗。

最近中国天眼又发现了一个非常特殊的星系,因为它不发光,属于暗物质星系,编号为FAST J0139+4328,它距离地球有9400万光年左右,从质量上来看属于矮星系的一种,但它的亮度只相当于银河系的千万分之一,这个发现对于人类来说非常重要,而且不论是哈勃望远镜还是韦伯望远镜,都没能够从可见光波段发现它的存在,只有我国的天眼做到了这一点,为什么这个星系如此黯淡?科学家认为它内部的恒星数量很可能并没有我们想象的那么多,并且这个星系附近一定存在大量尘埃云挡住了可见光,另一种理论认为这个星系太年轻了,内部的恒星都刚刚诞生,所以亮度很低,因此导致了星系本身的黯淡。

随着中国天眼的进一步深入研究,科学家很快发现了这个星系一个让人难以置信的事实,那就是它的恒星总质量只有太阳的1100万倍,可能很多人看到这个数字觉得很高,其实这个质量非常低,一般来说,星系的质量都在太阳质量的1000亿倍左右,而这个恒星只有1100倍却还能够维持自身稳定,这只能够说明一件事情,那就是一定有我们还没有发现的质量在聚合这个星系,让它不至于分崩离析,那么这种物质到底是什么物质?有很多科学家认为这种暗物质可能是暗物质,简单来说暗物质就是一种我们看不见也摸不着的神秘物质,它不会和任何物质发生化学反应,但是它的占比却非常多。

科学家经过研究发现,在宇宙中能够看见的物质(恒星、行星、彗星、小行星、中子星等等)占到宇宙总质量的百分之10,而暗物质占到宇宙总质量的百分之90,从占比上我们就能够看出暗物质才是宇宙中最主要的物质,科学家对暗物质的认识能够追溯到20世纪30年代初,在1933年,瑞士天文学家兹威基在估算后发座星系团的总质量时,使用了两种不同的方法:光度法和动力学法。结果用动力学方法算得的质量要比用光度法算得的质量大400倍!如此巨大的误差只能有一个解释:发光星体的质量只是星系团质量的一小部分,还有很大一部分质量不知哪里去了。于是他把这叫作“短缺质量”。

当时很多科学家都不以为然,直到1978年,一些射电科学家在系统测量漩涡星系的转动曲线时,发现离星系中心不同距离处的物体具有相同的线速度,这个观察结果和人们熟悉的太阳系情况完全不同,在太阳系中,离中心越远的行星,线速度就越小,这是著名的开普勒定律告诉我们的,开普勒在17世纪早期提出了行星运动三大定律:第一定律、每一个行星都沿着各自的椭圆轨道环绕太阳运行,而太阳则处在椭圆的一个焦点中,第二定律、在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的,第三定律、各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。

除了受到开普勒定律之外,同样还受到万有引力的作用,为此科学家认为,只有假设在星系的周围还存在暗物质,那么观察到的星系运动才能够和开普勒定律的计算结果吻合,所以,在星系的发光物以外,必定还存在大量我们看不见的暗物质,从理论上来说,地球附近包括我们周围也应该有暗物质,根据科学家的测量,一立方厘米的空间,暗物质的质量大概等同0.3个氢原子,如果我们把整个地球的暗物质都收集起来,总共不到一公斤,所以暗物质对于我们的生活来说没有任何影响,在1936年的时候,科学家辛克莱尔、史密斯在研究处女座星系团中注意到了相同的情况,提出了存在星系团内部大质量的星云间物质。

而且就算是把气体、尘埃、等离子体、恒星、行星都计算在内,也只增加了百分之15的质量,还远远不够填补空缺,所以科学家认为,暗物质一定存在宇宙当中,它为天体提供了引力保证,为什么这么说呢?我们可以拿银河系来举例,在银河系的中心区域,存在一颗超大质量的黑洞,这个黑洞的质量大约是太阳质量的400多万倍,整个银河系的天体都在围绕这颗黑洞转动,按理来说,越是靠近银河系的中心区域,天体受到的引力影响就越大,越是离银河系中心越远,受到黑洞的引力影响就越小,而产生的离心力就越大,如果按照这个理论来看的话,那么银河系边缘的星系应该会被离心力甩出去才对。

但是银河系边缘的天体还能够稳定的围绕银河系中心转动,这让科学家感到不可思议,科学家认为,这其实就是暗物质在背后起作用,它能够牢牢地抓住这些天体,让它们稳定的围绕银河系中心转动,看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,既然科学家到现在都没有找到暗物质,为什么科学家一直坚信暗物质的存在?关于暗物质存在的证据主要有以下几个方面:1、星系自转曲线:观察星系转速时,发现星系外侧的旋转速度比牛顿引力预期要快,这说明当中有看不见的物质,2、星系和星系团:在观察星系团碰撞时,发现暗物质和普通物质分开,形成了不同的重力透镜效应。

3、宇宙微波背景辐射:观测宇宙早期的微波背景辐射时,发现其温度起伏反映了当时宇宙中物质密度的分布,其中暗物质起到了非常关键的作用,为了寻找宇宙中的暗物质,科学家们也做了很多努力,科学家采用了多种方式和手段,最直接的方法是通过观测这些粒子与原子核之间的相互作用来探测它们的存在,为此全球范围的科学家建造了多个地下实验室,用来观察暗物质,我国位于四川雅砻江锦屏山的地下实验室就是专门被用来探测暗物质的存在。实验室被建设在地下两千多米的隧道内,远离地表的环境能够保证实验过程避免大部分宇宙射线的干扰。

这些地下实验室的建立,为研究的直接探测提供了一个安静、干净的环境,并且使用高灵敏度的探测器,可以探测到极微小的信号。类似的地下实验室在美国、加拿大、日本等国也有建立,用于探测暗物质的存在和性质。这个实验室基地是由当时清华大学的副校长发现的,经过多次的考察和研讨,最终才确定下来,从2010年开始,这个实验室就开始正式运行了,不过经过十几年的时间,科学家还是没有发现暗物质。这说明暗物质比我们想象的还要神秘,科学家认为,暗物质从宇宙大爆炸之后就形成了,它们在宇宙中起到了非常关键的作用,如果人类能够找到暗物质,或许我们能够解开宇宙诞生的奥秘。

而且暗物质还能够释放出一种非常强大的能量,这种能量被称为是暗能量,科学家认为,暗能量能够推动整个宇宙不断的膨胀,在20世纪初的时候,美国物理学家爱德温.哈勃在观察星系的时候发现了星系中的光谱出现了红移现象,这个现象表明,这些星系正在远离我们,看到这个现象之后,爱德温.哈勃提出了一个大胆的猜测,那就是我们的宇宙还在不断的膨胀当中,这个理论提出之后,很多科学家都感到不可思议,因为一直以来科学家都认为我们的宇宙是静态的,当时爱因斯坦利用广义相对论提出了静态宇宙模型,最终得出了一个叫做爱因斯坦场方程,通过这个方程,他最终计算出一个有限、无界、静态的宇宙模型。

爱因斯坦将宇宙理解为静态的原因实际上并不是完全的遵守他自己的广义相对论算出来的,而他本人跟随着前人的观点认为宇宙的存在必然是静态的,毕竟在那个时候人类眼中的恒星是不会动的,爱因斯坦当时为了使他自己通过广义相对论演变而来的爱因斯坦场方程计算出来的宇宙成为一个静态宇宙,他就在这个方程里面加入了一个修正项进去,而这个修正项名为宇宙项。加入修正项后,他的爱因斯坦场方程计算出来的宇宙变得安静了,当时爱因斯坦认为自己已经完美的解决了静态宇宙的秘密,后来天文学家勒梅特通过爱因斯坦的场方程计算出宇宙膨胀并最先提出了宇宙大爆炸的学说。

通过研究,科学家发现宇宙并不是静止的,而是不断膨胀的,随后很多科学家对星系进行了观测,最终发现,星系确实在不断的原理我们,这说明爱德温.哈勃的理论是对的,这个理论让人类对宇宙有了新的认识,而且这背后的力量可能就和暗能量有关系,既然暗能量能够推动宇宙超光速膨胀,就说明暗物质的威力非常巨大,如果人类能够发现暗能量,并且对暗能量进行利用,那么人类的科技一定能够大幅度的提升,所以这就是为什么科学家费尽心思去寻找暗物质和暗能量的原因。

虽然到现在为止人类还没有捕捉到暗物质和暗能量,但是科学家认为,它们一定存在宇宙当中,只不过现在人类的科技还不够发达,人类文明从诞生到现在也就短短几千年的时间,在这短短几千年的时间内,人类能够走出地球探索宇宙,并且发现了宇宙中如此多的奥秘,这已经非常了不起了,不过人类还需要继续努力才行,小编认为,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来人类的科技一定会变得越来越强大,到时候我们一定能够解开宇宙中的奥秘,对此,大家有什么想说的吗?

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