「暗物质」反物质、暗物质、暗能量之间是什么关系?来带你重新认识这三者( 二 )
由于这些天文观测与现有理论计算结果的巨大差异 , 科学家怀疑这些星系里存在大量的不可见物质 。 随后科学家有对银河系和其它漩涡星系外围的恒星运动速度进行测量 , 再次证明了此前的观测结果——星系内的根据发光物质估算的物质质量不足维持星系外围恒星的运动速度 , 外围恒星以这样的速度运动理论上早就脱离星系分崩离析了 。
【「暗物质」反物质、暗物质、暗能量之间是什么关系?来带你重新认识这三者】
这表明要么理论有问题 , 要么星系内存在大量不可见物质 。 这个大量是多少?大约是宇宙物质总量的85%-90%……
这就有点可怕了 , 有这么多的东西在我们的周围 , 我们却看不见……所以就有神秘主义者脑洞大开指出幽灵可能就是暗物质构成的……
那么难道不会是理论错了吗?当然有可能 , 但科学家多数还是愿意相信理论 , 因此选择修正理论的只占少部分 , 大部分的科学家还是宁愿接受存在大量看不见的暗物质 。 科学家都把它的分布范围描出来了(蓝色部分)……
对于暗物质的支持者 , 设计了大量方法寻找暗物质 , 其中我国发射的悟空号暗物质粒子探测卫星就是干这事的 。 其它方法还有对撞机产生的未知粒子探测和类似于中微子探测器的地底探测 。 但所有的探测到目前为止还没有令人信服的探测结果证明暗物质的存在 。
直到今天 , 暗物质依然只是个传说 , 大有“不要迷恋哥哥只是个传说!哥早已不在江湖江湖上却流传着哥的传说”的味道 。
虽然我们至今没发现暗物质 , 但对暗物质的一些特性还是给出了一些限定:
1、有静止质量 , 参与引力相互作用 。 这正是它在科学家面前露出的马脚 。
2、不参与电磁相互作用和强相互作用 。 原因就是透明、不可见 , 另外目前的轻元素丰度符合理论值 , 如果占比近90%的暗物质参与强相互作用将导致轻元素的丰度产生差异 。
3、运动速度较慢 。 否则直接就跑飞不会留在星系内了 。
暗能量
这个比暗物质更为神秘的玩意儿 , 到上世纪末才被人们“发现” 。
1998年 , 两个独立的观测团队对星系的不同距离上的星系红移进行测量的过程中偶然发现 , 距离越远的星系正以越来越快的速度远离我们 , 这意味着宇宙正在加速膨胀!
这又是一个与理论不符的结果 , 按照理论 , 由于引力的作用 , 膨胀理应越来越慢的 , 但结果正好相反 。 根据观测结果 , 大约在90亿年前 , 这种膨胀的减速开始放缓 , 并被慢慢逆转 。 到了大约50-60亿年前膨胀彻底逆转 , 从减速膨胀变为加速膨胀 。
对于加速膨胀的原因 , 科学家沿用暗物质的方式给它定义为一种未知能量——暗能量 。 但与暗物质不同 , 这次更多的人愿意通过修正理论来解决暗能量问题 。 如果把它视作一种能量 , 它将占宇宙总质能的68.3%……这巨大的能力推动了宇宙脱离引力的束缚加速膨胀 。
而目前对暗能量没有更多的认识 , 理论物理学家更乐意选择对理论进行修正 , 比较主流的大概就是复活爱因斯坦的宇宙常数了 , 这是爱因斯坦为了在广义相对论下维持一个静态宇宙而在引力场方程中加入的一个常数项 , 使物质间产生一种斥力 , 阻止宇宙在引力作用下发生坍缩 。 但在哈勃观测到宇宙膨胀后 , 爱因斯坦就去掉了这个常数 。 但目前由于未知机制的加速膨胀 , 宇宙常数项正在重新受到重视 , 并企图重新放回引力场方程中 。
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