什么是暗物質?它的本質什么?或許大多數人對暗物質的印象就是:看不見、摸不著、無法觀測。那它究竟是什么?
抬頭觀察夜空,我們會發現即使是在天氣很好的晚上,我們看見的發光的星星也遠不如黑暗的空間占據的比例大,而且這種黑暗幾乎無處不在。我們從前似乎從來沒有想過,這些黑暗的事物是什么?
暗物質是什么?
最早提出“暗物質”這樣類似觀點的人,是根據星體系統的運動而間接推測出“看不見的物質”的天文學家卡普坦(Jacobus Kapteyn)。十年之后,另一位天文學家奧爾特(Jan Oort)開始了對這種物質的研究,但是并沒有得出有效結論。
是什么進一步佐證了這類物質的存在呢?
在物理學家對后發座星系團使用光譜紅移測量其各個星系的運動速度時,發現了這些星系之間存在的問題:星系速度彌散度遠超過總的星系團中引力作用可以維持平的衡范圍大小。
也就是說,單憑后發座星系團本身的質量所產生的引力作用,是不足以控制這些性的星系保持現在的運行規則的。那么是什么在幫助這個星系團維持星系平衡呢?
根據這個發現,天文學家認為星系團中有大量的暗物質。其能量既然能夠維持整個星系團的平衡,那就說明其質量更是遠超過星系團本身,甚至是百倍以上。
這算得上是一個顛覆天文學認知的概念,畢竟沒有人可以證明一個看不見的物質是否真實存在,所以即便這個發現算得上一種新的宇宙現象,但是并沒有受到普遍認同與重視。
但是在后續針對仙女座大星云的光譜研究中,真實的天體運動現象卻將具有權威性質的萬有引力定律打破了。這項研究發現,即便是位于星系外圍的星體,其旋轉運動速度并沒有如定律中所說的那樣持續減小,反而在相當大的范圍內幾乎相同,和中間的星體運動速度保持恒定狀態。同時星體本身的質量和其光波的比例也證明,這個星系應該中也同樣有大量暗物質的存在。
漸漸的,更多人愿意接受“暗物質”一說,并借用宇宙微波背景輻射和星系與星團之間存在的熾熱氣體溫度分布規律等,來證明其存在的可能性。從提出到普遍接受這一過程,大約經歷了60年左右的時間,可想其中科學家的糾結。
那么暗物質的作用就是為了穩定宇宙星體的各種運行規律嗎?宇宙中為什么充滿了這種“看不見”物質?為什么科學家都想要千方百計地“抓”到它?
穩定宇宙物質運動規律?
關于暗物質作用的比較典型的例子,就是很多大型星系之間的平衡關系。在很多星系團中,會存在一些運動速度已經超過星系團本身引力影響下的逃逸速度的星體物質,但是這個星體卻依舊被困在這個星系團中,重點是,這樣的星體很多時候并不是只有一個。
怎么理解這個例子呢?就像是人類發射宇宙飛船時,其速度就要超越地球的引力作用,才能擺脫地球對物質的控制,飛到天空、太空、甚至走出太陽系,這個就算是一種“逃逸速度”。
所以才有了第一宇宙速度(環繞地球衛星)、第二宇宙速度(環繞太陽衛星)和第三宇宙速度(漫游銀河系)之說,找這樣的發展推算下去,以后還會有第四宇宙速度甚至更高的速度。
所以,在這個理解基礎之上,我們可以推算出這些運轉速度已經超過逃逸速度的星體,應該早就已經被甩到星系團的外圍,且要是這樣的星體數量多的話,整個星系團都有可能會分崩離析,然而現實的情況卻是這些星系團依舊存在并穩定運行著。
因此,牽制著這些星體不會逃出星系團的能量物質就被認為是暗物質,穩定著宇宙運行規律。這也是科學家們認為的暗物質在宇宙中的作用之一,也是其存在的強大證明之一。
怎么來的?
結合前面提到的星空的觀測來看,暗物質分布極廣,而且遠比可觀測的物質本身的數量和質量要大得多,這才能講所有星體掌握在自己的作用下。根據能量的估算,暗物質在宇宙中就占據了近70%的比例,其質量更是宇宙物質總質量的85%。可想而知,他對宇宙的影響該有多大,這是“王”的級別,但其它可觀測的星體相比,又像是一明一暗的互助型存在。
那這么多的暗物質是怎么來的呢?
有科學家認為暗物質由不明實質的某種粒子構成,也有人認為暗物質就是一種彌散與宇宙空間的氣體或者塵埃,還有人認為它只是變暗的死星或者黑洞,但其真實是什么,目前沒有人可以完全解釋。
根據上述內容,這里可以這樣說,暗物質和暗能量就是天文學家研究宇宙規律上的兩個神奇的存在。
因為很多用傳統物理知識解釋不通的情況只要和它們聯系上,就能成為“合理”的現象;但是它們本身的存在卻又無法完全解釋,分而因為研究這兩種事物而發現了更多其它物質和現象的存在,這就離譜。
要是有一天科學家真的捕捉到了暗物質的存在,甚至可以利用其作用達成某件事情。啊!不敢想象會是什么樣。就在科學的發展什么時候能夠到達那個程度吧!
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