暗物质|占据宇宙总质量的85%,却始终无法观测,暗物质终于“露出马脚”
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【暗物质|占据宇宙总质量的85%,却始终无法观测,暗物质终于“露出马脚”】
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\">引言:在我们的宇宙中 , 有着无数的巨大恒星和黑洞 。 它们的质量动辄是太阳的几百倍 , 甚至有的达到了太阳质量的几百亿倍 。 可是 , 它们仅仅占了宇宙质量的一小部分 , 绝大部分的宇宙质量 , 被暗物质所占据……
20世纪30年代 , 瑞士天文学家弗里茨·兹维基在对后发座星系团进行观测的时候 , 发现了一件奇怪的事 。 他发现 , 当他利用观测数据推算星系团质量的时候 , 发现这个星系团所能产生的引力并不很大 。 根据这样的数据来推算 , 这个星系团不会聚集在一起 , 而是会很快就“甩开”彼此 , 分散到四处 。
在接下来的几年时间里 , 其他的科学家陆续也发现了类似的现象 , 宇宙中大量的天体集合所产生的引力都比我们看到的要大 。 这意味着 , 它们还有我们未知的物质能够提供引力 。 大家想到了1922年时荷兰天文学家雅各布·卡普坦曾经提出了暗物质的概念 , 于是证实了卡普坦的预言:宇宙中的确有一种叫做暗物质的东西 。
暗物质的暗不仅仅是眼睛看不到的暗 , 而是全方位的暗 。 眼睛看不到只是可见光波段的暗 , 但暗物质在任何电磁波段都无法检测到 。 它们也不会构成什么天体 , 也不与我们已知的物质有什么反应 , 所以科学家们始终不知道这种物质到底是什么 。
但是 , 它们拥有质量 , 可以与可见物质(由重子构成的物质)产生引力作用 , 这就是它们存在的重要证据 , 也是它们留给我们的蛛丝马迹 。 通过对宇宙各个天体的观测 , 科学家们已经估算出了暗物质的总质量 , 大概占据了整个宇宙质量的85% 。 而我们眼睛或者望远镜能观测到的可见物质 , 才仅仅占了宇宙总质量的15%左右 。
迄今为止 , 暗物质的本质仍然是科学界最大的谜题之一 , 任何能够破解这个谜题的人 , 都将被历史所铭记 。
目前来说 , 暗物质和可见物质的引力作用仍然是我们检测暗物质的最有效手段 。 科学家利用这个手段观测发现 , 暗物质在宇宙中并不是均匀分布的 。 在不同的位置 , 暗物质的密度各不相同;对于不同的星系来说 , 暗物质所占的比例也并不一样 。
其中一个比较有效的方法 , 那就是引力透镜效应 。 根据爱因斯坦的广义相对论 , 物质的质量会造成空间的弯曲 。 当光线经过这样扭曲的空间时 , 也会在空间的作用下发生“偏折” 。 对于小天体来说 , 它们的引力想要导致光线的偏折是非常困难的 。 至少是太阳这样的恒星 , 才能略微导致光线的轻微偏折 。 如果想要看到明显的空间扭曲 , 我们要借助某个星系甚至是星系团才可以 。
当某个天体被星系或者是星系团这样的天体结构遮挡时 , 原本我们是看不到的 。 但是 , 由于这些星系的引力足以让光线发生扭曲 , 就会把身后的天体展现出来 , 这就是引力透镜效应 。
最近 , 纽约大学的理论物理学家赛达斯·米什拉-夏尔马所领导的一支团队 , 提出了一种利用引力透镜效应检测小范围内暗物质的方法 , 或许将可以帮助我们了解这种神秘的物质 。
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