宇宙的终极秘密~“暗物质”

文摘   2024-12-22 11:57   辽宁  

  八十多年来,天文学家们始终对观测到的奇特的宇宙现象困惑不已,在宇宙中有各种各样明亮的天体,它们的形为就好像受到了不知从何而来的力的牵引,但无论用什么样的望远镜去观察,却都看不到任何东西。


  这些虽然看不见,但确实存在着的神秘物质,被称为“暗物质”,虽然直到现在还不知道暗物质到底是什么,宇宙中这种看不见的物质数量巨大,是“看得见的物质”的五倍左右。


   许多人认为,“暗物质”只存在于宇宙空间的遥远地方,其实,暗物质无处不在,甚至在你我的房间内,静止不动、举手抬足之间,都会与无数的的暗物质(粒子)亲密接触,互相穿过,但是,互不干扰。


   1933年,瑞士天文学家弗里茨.兹威基,对距地球3.2亿光年的“后发座星系团”进行观测,后发座星系团由超过3000个星系(银河系)组成,直径约2000万光年,兹威基尝试使用两种完全不同的方法,来测量整个星系团的质量。


  第一种方法是研究星系团内的星系运动,处于星系团内部的星系,在朝各个方向不停的运动着,能够把这些不停运动的星系留在星系团内部的,是整个星系团的质量产生的“引力”。


从星系的速度上看,引力要非常大,也就是说,留在星系团内部的星系运动反映了总的引力得大小,所以兹威基通过对大将星系的运动速度的分析,间接的估计出星系团的质量,用这种方法求出的质量被称为“力学质量”。


  兹威基使用的另一种方法,则是通过星系团内的各星系的亮度来估计质量,恒星的亮度与质量之间是相互关联的,越亮的恒星质量越大,因此通过亮度就可以求得质量,兹威基用星系内部的恒星的亮度来推测星系的质量,这样求出的质量,被称为“光度质量”。


  按常理说,两种测量方式得出的结果应该大体相同,兹威基得到实际的结果后,大吃一惊,“力学质量”比“光度质量”大了400倍左右。

   兹威基更相信力学质量的结果,他得出的结论是:“在后发星系团中存在着“看不见的物质”,星系团中的星系,在这种看不见的物质的引力作用下,保持在星系团之内。”


  这种看不见的物质,正是“暗物质”(缺失的质量)。


  20世纪70年代,美国天文学家薇拉.鲁宾,对距离地球约250万光年的仙女座星系进行观测,鲁宾想知道,仙女座星系中气体的回转速度~“旋转速度”。


  气体运动的速膨,可以用“多普勒效应”来测量,鲁宾不只对一个地方进行测量,而是测量了从星系中心向外不同半径处的气体的旋转速度。


  仙女座星系的中心部分集中了最多的可见物质,本以为在这个星系中也是离圆盘中心近的地方的旋转速度大,但是通过比较仙女座星系中其它部分的气体旋即速度,发现从中心到其它位置的数值基本没有变化。


   鲁宾随后对其它星系也进行了研究,发现的依然是这个结果。


   鲁宾认为:“我们眼睛看不到的物质,给弥散到星系各处的气体提供引力,所以无论是距离星系中心远的气体,还是距离中心近的气体,都有差不多的旋转速度。”


  光(电磁波),根据其波长可以分为几类,我们肉眼看见物体时所接受到的光被称为可见光,只是光的一小部分,还有很多波长在可见光范围之外的不可见光,占光的绝大部分。


  在宇宙中,只发射不可见光(比如x射线、红外线等)的天体,是非常多的,但是我们可以通过安装有特定波段的感光元件的望远镜或者卫星去观测,就能很清晰的看到这些天体。


   但是到目前为止,无论用什么波段的光去观测,我们都看不到暗物质。

  在寻找、探索、观测、研究“暗物质”的过程中,黑洞、褐矮星等天体都被否认不是暗物质。


   总体来说,凡是由“物质”组成所有,都被否决在“暗物质”之外,因为全宇宙所有物质的总质量,只是暗物质质量的五分之一,换句话说,宇宙中由质子和中子组成的物质,都不可能是暗物质。


   2006年进行的,由美国科学家道格拉斯.克洛,对距地球约34亿光年的“子弹星系团”的观测中,得出结果:“暗物质与其它物质几乎没有相互作用。”,也就是说,当暗物质与物质相撞~暗物质~“直接穿了过去”。


   2003年起,美国宇宙航天局的哈勃望远镜、日本的昴星团望远镜等众多望远镜来研究暗物质的三维分布~“宇宙演化巡天”观测开始进行。


在不同距离上的50万个左右星系的“引力透镜”效应观测结果中,分析来自不同星系的光的偏转,就能知识引力源得分布,引力源多的地方就有暗能质存在,就是说引力源的分布就是暗物质的分布,这个图像范围内有2.7亿光年宽,80亿光年深~这是幅巨大的暗物质三维分布图。


根据最近的研究,宇宙中物质占大约百分之4;暗物质占大约百分之23。


上个世纪90年代前后,从观测中发现,宇宙正在加速膨胀,为了解释有什么力量在对抗星系团间产生的巨大引力,让宇宙能够加速膨胀,人们提出了“暗能量”。


暗能量大约占宇宙的百分之73。


我们一起探索宇宙的终极秘密,科普系列精彩继续。


纵横论天下
看历史,观世界
 最新文章