暗物质到目前为止,人类还没有能够给予合理的解释,人类不知道暗物质所代表的物质到底是什么,但是暗物质这种东西确确实实存在,并且暗物质所造成的影响比黑洞还要强烈。暗物质的能量是宇宙中数一数二的,如果一旦和暗物质发生反应,暗物质会纹丝不动,而其他物质会粉身碎骨,所以科学家们还在努力的研究暗物质这种材料,想要揭开暗物质最神秘的面纱
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暗物质有可能是宇宙物质的主要组成部分,科学家通过推算暗物质和暗能量占有宇宙总质量的大部分,它比宇宙中所有可以看到的星系,星团,恒星,各种行星加起来的总质量还要多。而我们想要探索宇宙,暗物质显然是必须面对的一个问题,接下来我们来谈论一下关于暗物质的事。
1、关于暗物质的推论?
1922年,天文学家卡普坦最先提出“暗物质”可能存在的说法,但当时没有证据证明暗物质的存在。人们对暗物质的起源以及其他等等都是了解也不多。但是研究,不过暗物质仍是目前物理学和天体物理学一直无法解决的谜团。这种难以捉摸的物质弥漫于整个宇宙之中,并造成了许多可被探测的引力效应,而其本体却总是无法被人类直接探测。
暗物质是宇宙中理论上存在的一种不可见物质,可能是宇宙物质的主要组成部分,但并不是构成可见天体的任何一种目前已知的物质。
从普通人类的视角出发,暗物质看起来又是神秘莫测的。我们每一个人都拥有五感,而所有这五感都源自某种电磁相互作用。譬如说视觉,就是基于我们对光的敏感——所谓的可见光本质上就是属于特定频率范围内的电磁波。我们能够看见常见的物质,就是通过感受构成这些物质的原子所发出或者吸收的可见光。归根结底来说,原子中的电子和质子所携带的电荷就是我们能够看见事物的原因。
然而物质并不一定要由原子构成。大多数物质可以由与原子完全不同的东西构成。能够像普通物质那样与引力相互作用的任何东西——比如说,能像普通物质那样聚拢成星系与星系团——都属于物质。没有任何规律要求物质总是由带电粒子组成。但对我们的眼睛而言,不参与电磁相互作用的物质就是隐形的。所谓的暗物质完全不带(或者只是带一点极不显著的)电磁荷。无论是用肉眼还是用敏感的光学仪器,都没有人直接观测到暗物质。
2、暗物质的怎么被发现的
按照牛顿的经典力学来分析,在一个星系当中,更靠近质心的恒星,其运动的速度应该是大于外层的恒星的,因为越靠近中心,就越需要更大的速度来克服引力的吸引。
然而在1959年,美国的天文学家薇拉·鲁宾在观测螺旋星系M33时,发现了它的转动不遵循牛顿力学,理论上讲,星系的自转曲线应该符合下图中的虚线:距离中心天体的距离越远,平均轨道速度应该会按照质量的分布进行递减。
而实际观测到的数据则是图中的实线,这就说明:内层的恒星运动速度和外层的运动速度几乎是一致的。
这也意味着星系的实际质量或许远比我们看到的要多,于是她和她的同事推测:
星系的大部分质量或许存在于暗物质当中,并且暗物质存在的范围要远远大于星系最外层的可见部分。
然而由于其林林总总的引力效应,我们依然相信暗物质就在那里。这些引力效应包括暗物质对于我们银河系内恒星的影响(这些恒星的公转速度是如此之快,以至于单靠常规物质的引力是无法聚拢它们的);对于星系在星系群中的影响(同样单靠可见物质的引力无法解释星系如此之快的运动速度);对于从宇宙之初的大爆炸遗留至今的微波背景辐射的影响;对于从超新星爆发抛射出的可见物质抛射轨迹的影响;对于被称为引力透镜的宇宙中光线弯曲现象的影响;以及导致在合并的星系团中可见物质和不可见物质相互分隔开来的现象。
2、 暗物质的探测
科学家门为探测暗物质建立了大型地下探测器,深空卫星或者位于日内瓦隶属于欧洲核子研究委员会(CERN)的大型(LHC)可能会在未来真正探测到暗物质粒子。
即便暗物质和普通物质没有这样的相互作用,暗物质的自相互作用也可能会有一些可观测的效应。比如说,暗物质自相互作用导致的星系中心物质的移动可能会造成星系的小尺度内部结构发生改变。
类似于银河系这样密实的天体结构,比如夜晚天空中的发光气体云或者恒星,也许可以给出一种或者多种不同暗物质粒子之间相互作用的证据。甚至暗物质可能就是一种假想的叫做“轴子”的粒子,它可以和磁场相互作用,并且有望在实验室和太空中被观测到。
无论对于理论、观测还是实验来说,暗物质都是一个很有前景的研究课题。我们知道它存在,但是我们还不知道它的基本性质。
3、 结论
实际上暗物质的更直接的作用是体现在星系和星系团中的。星系能紧紧的聚集在一起,正是因为暗物质和星系中可见物质的共同作用。在暗物质的理论下,很多无法理解的现象都成功的得到了解释。尽管不可见,暗物质对于我们宇宙的演化,以及恒星、行星乃至生命的产生都是极其关键的。这是因为暗物质携带五倍于常规物质的质量,与此同时,暗物质不直接与光产生相互作用。
暗物质的性质对于像我们所在的银河这样大小的星系的形成尤为关键。如果没有暗物质,电磁辐射将会在过长的时间内阻止星系结构聚拢,从本质上清除了星系结构形成的可能性,并会把宇宙维持在平坦且均匀一致的状态。正是因为暗物质的存在,对于我们的生命和太阳系而言所必须的银河系才能在从宇宙大爆炸至今的时间内及时形成。
想要更深刻地了解到底什么是暗物质。就必须探索以下问题的答案:
它是否由一种新的基本粒子构成?
它是否可能包含一些看不见但是致密的成分,比如黑洞?
如果它是由基本粒子构成,那么除了引力之外,它和其他类似的物质是否有相互作用(即便很微弱)?
这种粒子是否有一些我们不可见的自相互作用?
这样的粒子可能会不止一种吗?
这些不同种类的暗物质粒子之间有可能有相互作用吗?
科学家关于暗物质的探索一直在继续,或许暗物质存在的最显著的标志,恰恰就是我们人类的存在本身。
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