暗物质穿越电磁波的引力场

文章作者:快乐相伴 | 2015-11-23
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暗物质(Dark Matter)主要是通过一种比电子和光子还要小的物质,而且不带电荷,因此不与任何电子发生相对的干扰,能够顺利穿越一些电磁波和引力场,是宇宙的一个重要组成部分。暗物质的密度也非常小,但是它的数量庞大,因此它的总质量也很大,它们分别代表了一些宇宙当中84.5%的物质含量,其中人类能够看得见的只占宇宙当中总物质量的10%都不到(约5%)。因此暗物质无法直接能够观测得到,但是它能够大量干扰星体所发出的一些光波或引力,其存在能被十分明显地感受到。

暗物质存在的最早证据主要来源于对一些球状星系旋转速度的主要观测。现代天文学家通过万有引力透视镜、宇宙中大尺度结构的主要形成、天文观测和膨胀宇宙等论断研究表明。宇宙的一些密度很可能是由约70%的暗能量所组成的,5%的发光和不发光物体,5%的热暗物质和20%的冷暗物质所组成。也就是说,宇宙中的大多数物质都完全失踪了,科学家们将这种失踪的物质叫暗物质。

暗物质

暗物质的主导源于21世纪初科学最大的一个谜就是指暗物质和暗能量。暗物质主要存在于人类已知的物质之外,因此人们只知道它的存在,但不知道它是什么,它的一些构成也和人类已知的一些物质大不相同。在宇宙当中,暗物质的能量则是人类已知物质的能量的5倍以上。暗物质的总质量是一些普通物质的6.3倍,在宇宙的能量密度当中占了1/4,同时更为重要的是,暗物质因此主导了宇宙结构的形成。因为暗物质的本质还是一个谜。从而科学家认为,整个宇宙有84.5%都是由一些暗物质构成的,但一直未能证明出其存在的具体原因。

暗物质就因为它具有模糊、隐晦的特点而很难被人们发现。事实上,好多科学家们也不知道究竟何为暗物质。但是由于这些暗物质既不能释放出任何光线,也不反射出任何光线,因此一些最强大的天文望远镜都无法直接去探测得到它。科学家们通过研究发现一些螺旋星系NGC 4736的旋转能完全地依靠一些可见物质的引力来进行相关的解释,也就是说这个星系没有暗物质或者暗物质很少。Abell 2390星系团和暗物质星系团,距离我们大约有20亿光年之远。因此右半方的影像,是哈勃太空望远镜所拍摄到的一些假色照片,而相对应的左半方影像,则是由钱卓X射线的观测站所拍摄到的一些X射线影像。    

暗物质的发现主要通过一些研究基地直到1978年才出现第一个十分令人信服的一些主要证据,这就是通过去测量一些物体所围绕星系转动的一定速度。根据地球环绕太阳所运行的速度和地球与太阳之间的主要距离,就可以测出太阳的总质量。根据物体(星体或气团)围绕主要星系运行的速度和该物体距星系中心之间的距离,就可以从中估算出一些星系范围内的总质量。这样从所计算的结果中发现,星系的总质量远大于一些星系当中可见星体的一些质量总和。从观测结果和理论分析上得出漩涡星系外围确实存在着大质量的一些暗晕。

暗物质

暗物质模拟图天文学的观测表明,宇宙中有大量的暗物质,特别是存在大量的非重子物质的暗物质。据天文学观测估计,宇宙的总质量中,重子物质约占2%,也就是说,宇宙中可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%,98%的物质还没有被直接观测到。在宇宙中非重子物质的暗物质当中,冷暗物质约占70%,热暗物质约占30%。宇宙中的某些地方没有任何暗物质和可见物质,而它们在另外一些地方却异常密集:暗物质聚集在一起,星系则挂靠在暗物质上,就像挂在钩子上的画。美国明尼苏达大学科学家安吉拉-雷塞特尔是“低温暗物质搜寻计划”项目组成员之一。

暗物质晕的数量基本上和它的质量成反比,因此应该能观测到许多的矮星系以及由小暗物质晕造成的引力透镜效应,但是观测结果并没有证实这一点。而且那些环绕银河系或者其他星系的暗物质,当它们合并入星系之后会使原先较薄的星系盘变得比观测到得更厚。

暗物质晕的密度的主要分布应该在核区出现一定陡增,也就是说随着到中心距离的减小,其密度应该急剧升高,但是这与我们观测到的许多自引力系统的中心区域明显不符。正如在引力透镜研究中观测到的,星系团的核心密度就要低于由大质量暗物质晕模型计算出来的结果。普通旋涡星系其核心区域的暗物质比预期的就更少了,同样的情况也出现在一些低表面亮度星系中。矮星系,例如银河系的伴星系玉夫星系和天龙星系,则具有与理论形成鲜明对比的均匀密度中心。流体动力学模拟出来的星系盘其尺度和角动量都小于观测到的结果。

 

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