首页 我的图书馆 个图VIP
星系为何不会“散架子”?原来除了万有引力,还有暗物质的作用

在宇宙中,充斥着各种各样巨大的天体。它们的质量如此之大,让我们的语言都显得匮乏。比如太阳的质量,大约是2000亿亿亿吨,而宇宙中到处都有比太阳大得多的天体,我们只能用太阳质量作为单位来衡量。比如星系,通常都是太阳质量的几千亿倍,而宇宙中至少有几千亿个星系。

尽管如此,这些可见物质也仅仅占了宇宙总质量的很可怜的一小部分,大约是4.9%,另外还有26.8被暗物质所占据,68.3%被暗能量所占据。

那么,暗物质和暗能量究竟是什么?它们之间有何关联和区别呢?

早在1922年的时候,天文学家卡普坦的著作《首次尝试恒星系统的排列和运动理论》提出了透镜状的岛宇宙概念,描述了他认为的银河系。在这篇著作里,他首次提出了关于暗物质的猜想。

不过,后来的科学家们虽然有所尝试,但都没有满意的结果,暗物质的概念一度陷入困境,让人感到它不过是卡普坦为哗众取宠而提出的概念。

直到1970年,天文学家鲁宾和福特对仙女座大星系的旋转进行测量时,才有了新的突破。计算、观测以及理论都过于复杂,我们简化来说:对于天文学略有了解的朋友都知道,在一个天体系统中,距离质心越近的天体,公转速度越快,反之则越慢。放在太阳系里,就是开普勒行星定律,距离太阳最近的水星速度最快,海王星最慢,如上图所示。

但是,他们在观测仙女座大星系的天体时,并没有发现外围的恒星比内侧的“同胞”们慢很多,而是在很大的范围内,都保持着步调的高度近似。如下图所示,白线是实际测量出来的数据,距离中心5万光年的恒星和10万光年的恒星几乎公转速度一致(注意这里说的都是线速度)。包括后来天文学家们对该星系外围气体的速度分布的观测,也是差不多的结果。

看起来,就像是有什么东西把内外恒星全部束缚起来,才能达到这样的效果。而这个束缚起众多天体的,极有可能就是当初卡普坦所说的暗物质。

当然了,这个说法看起来有点像科学家懒得分析而编造一个概念来应付工作。但实际上,不止这一个观测结果指向暗物质。

爱因斯相对论告诉我们:光线会在强大引力下扭曲。这样一来,如果我们某个方向上有两个天体,那么更远的天体发出的光可能会被近一点的天体引力所扭曲,射到地球,使我们绕过这个“遮挡物”而观测到后面的天体,这叫做引力透镜效应,而光线的扭曲程度和遮挡物的引力——也就是质量——成正比。

通过这个特点,我们不仅仅可以看到后面的天体,而且可以通过光线的扭曲程度来分析遮挡物的质量。结果发现,这样计算出来的质量,比其他方法的计算结果要大。

当然,导致这个现象的可能性也不止一个。但综合这些可能性以及让星系天体公转速度一致性的可能性的分析,交集非常的小,其中就包括暗物质。

根据运动速度的不同,科学家又把暗物质分为热暗物质、温暗物质和冷暗物质。当然,三种暗物质到底是啥,谁也不知道。

不过,科学家还是有些候选者的。

目前来说,热暗物质的最佳候选者,就是中微子。中微子是一种非常特别的轻子,质量非常轻。因此,当它“飞”起来的时候,几乎可以达到光速。而且,中微子和其他物质的反应也极其微弱,号称宇宙中的“隐身人”。而且,宇宙中含有巨量的中微子,据科学家估计,每立方米的空间就有上百亿个中微子。因此,尽管中微子极轻,但总质量可能就已经和全宇宙可见物质抗衡甚至更多了。甚至可以说,每秒钟就有不计其数的中微子“刺穿”你的身体,不过好在它极小,因此你始终毫发无损。

温暗物质,是三种暗物质中最“冷门”的一个,研究相对较少。目前来说,温暗物质的可能候选者是惰性中微子。但是,即便是所谓的惰性中微子,也始终“犹抱琵琶半遮面”,甚至有科学家认为,它根本就不存在。

相对于前两者,冷暗物质才是暗物质中最重要的。目前科学家认为,宇宙中的暗物质中大部分都是冷暗物质。但是,冷暗物质的存在与否,也在遭受着质疑,没有人能完全推翻、也没有人能完全证实它的存在。

暗物质如此之神秘,宇宙中还有比它更神秘的,那就是暗能量了。那么,暗能量又是什么?它与暗物质有何关联呢?我们下一期再介绍。

本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报
下载APP,好文好书随时看
来自:科学求知之者  > 宇宙
举报
[荐]  原创奖励计划来了,万元大奖等你拿!
猜你喜欢
类似文章
宇宙中最怪异的东西
北京天文馆 天文学词典
天体物理学家通过星系巡查测定中微子质量
什么是暗物质,它和黑洞有关系吗?
不是暗物质!宇宙缺失的最后30%找到,几百万度高温神秘物质遍布太空
宇宙中的黑洞吞噬一个太阳需要多长时间?
更多类似文章 >>
生活服务
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!