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三大现象将揭开暗物质的神秘面纱,那么,是那三大呢?

神秘暗物质终将“不打自招”?

关于暗物质本质的一个假说提到,一些暗物质可能具有自相互作用,这意味着独特的粒子会与另一粒子产生轻微的相互作用。

图为一位艺术家设想暗物质散落在全宇宙的情景(来源:盖蒂图片社)

星系团SMACS J0723。3-7327是詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope)正在进行各种引力透镜测量的其中一组星系团。(来源:NASA)

自转曲线

20世纪70年代,美国天文学家维拉·鲁宾(Vera Rubin)凭借观测到星系内部恒星运动轨迹的现象,提出暗物质存在的第一个重大证据。简而言之,很多星系旋转得很快。如果把一个星系中我们可以看见的所有物质加起来,那完全没有足够的引力可以抓住在快速轨道上转动的恒星。因而,必定存在我们看不见的物质,即暗物质。

同样,由于自相互作用的暗物质聚集方式和无自相互作用的物质有所不同,这可能会改变自转曲线(恒星在不同星系轨道上的速度曲线图)。

星系翘曲

在数十亿年的生命周期里,物质不断地降落在临近的星系上。换句话说,每一个星系都是遨游在物质的海洋中。物质包含常规物质和暗物质。当暗物质与自身相互作用时,星系中暗物质会稍微吸引一些常规物质(因为常规物质可以游走于临近的各种物质之间)。

而这会让星系拥有两个偏置核心:一个由常规物质组成,另一个由暗物质组成。偏置核心会引发星系潮汐扰动,甚至引发盘星系翘曲。未来对各星系进行更加精细的观测,可能会揭露其中的翘曲情况,但只有自相互作用的暗物质能解释翘曲的现象。

合并

当大型星系团合并时,天文学家通过研究星系残骸,了解星系内部包含何物。例如,著名的子弹星系团显示了两个星系团合并所发生的情况:恒星和暗物质(由引力透镜测量)完好无损地穿过彼此,然而所有星系团中的松散气体在碰撞中心猛烈撞击。

暗物质位于恒星系统边缘的说法告诉我们,暗物质不总是自相互作用,否则,暗物质会和气体一起被卷入碰撞中心。子弹星系团和其他像子弹星系团的星系团令天文学家们发现,人类能够限制暗物质自相互作用的强度。如果观测得当,更多观测研究会得出更准确的限制条件,甚至是更加积极的证据,证明自相互作用的暗物质的确存在。

相关知识

在宇宙学中,暗物质(英语:Dark Matter)是指不与电磁力产生作用的物质,也就是不会吸收、反射或发出光。人们目前只能透过重力产生的效应得知,而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。

现代天文学经由引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。而根据ΛCDM模型,由普朗克卫星探测的数据得到:整个宇宙的构成中,常规物质(即重子物质)占4。9%,而暗物质则占26。8%,还有68。3%是暗能量(质能等价)。【3】【4】【5】暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性(inconsistency),对结构形成也非常关键。暗物质很有可能是一种(或几种)粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。对暗物质(和暗能量)的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题。

2015年11月,NASA喷射推进实验室的科学家盖瑞·普里兹奥(Gary Prézeau)以ΛCDM模型模拟银河系内暗物质流过地球与木星等行星的情形,发现这会使该暗物质流的密度明显上升(地球:倍),并呈现毛发状的向外辐射分布结构。

BY:Paul Sutter

FY:朱思颖Haily

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转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

选文:天文志愿文章组-

翻译:天文志愿文章组-朱思颖Haily

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-零度星系

排版:天文志愿文章组-零度星系

美观:天文志愿文章组-

参考资料:

1、维拉·鲁宾_百度百科 (baidu.com)

2、引力透镜:宇宙中的放大镜 (hebei.gov.cn)

3、暗物质(物理名词)_百度百科 (baidu.com)

4、首页 | 天文学名词 | Astronomical Terms (china-vo.org)

注意:所有信息数据庞大,难免出现错误,还请各位读者海涵以及欢迎斧正.

结束,感谢您的阅读与关注

全文排版:天文在线(零度星系)

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