暗物质一分钟科普,是时候更新一下知识储备了

访客 探索发现 2017-11-30 00:00:00

今天,悟空再次震动了学术界,咱们也是时候更新一下暗物质相关知识储备了

据新化网报道,我国探测卫星“悟空”在太空中测量到电子宇宙射线的一处异常波动,发现疑似暗物质踪迹。如果后续研究证实这一发现与暗物质相关,将是一项具有划时代意义的科学成果。

然而,谁能解释一下,什么是暗物质呢?人为至今对暗物质还没有任何直接观测,为什么相信这东西真的存在呢?这还人从头说起:

物理学家因为算数对不上,于是提出暗物质的假说

我们生活在太阳系。在银河系中大约有4000亿颗恒星。

我们生活在银河系,像我们这样的星系,宇宙有1000到2000亿个。

星系们又组成星系团,至少有85%的星系是各种星系群或星系团的成员,每个星系都绕着它所在星系团或星系群的中心转。(100个以内的星系组成的系统称为“星系群”,超过100个星系的天体系统则称“为星系团”)

时间来到了1937年,有个瑞士天体物理学家叫弗瑞兹·兹维基(Fritz Zwicky),他正在观察一个名叫“后发座星系团”的星系团。

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兹维基测量了该星团内部,若干星系的移动速度,他们是绕着星系团中心旋转的。兹维基发现,这些星系的速度都太快了。?

我们都知道,第一、二、三宇宙速度:

航天器沿地球表面飞行所需的最小速度是7.9千米/秒。

航天器脱离地球引力所需的最小速度是11.2千米/秒。

航天器摆脱太阳引力所需的最小速度是16.7千米/秒。

星系绕着星系团中心转,也是同样的道理,星系团中心的引力越大,能支持的星系旋转速度就越大。

然而,兹维基计算完这些星系总质量之后,发现这点儿质量所产生的引力根本支撑不了外面星系旋转的速度。几个星系都应该被甩出去才对呀,这不科学!?

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怎么办呢?算的数对不上,于是兹维基提出了一个“暗物质”的假说。

他判断,星系团内部必定还有一些我们看不到的物质,是这些“暗物质”产生的引力维系了这个星系团的平衡。?

兹维基之后,天文学家们对其它星系团进行了观测,令人吃惊的是,每个星系团都是如此!?

后来,科学家们发现恒星系内,行星的运动也是越往外速度越快。不论星系绕着星系团转,还是恒星绕着星系转,转速都比天文学家计算的快得多。?

科学家们认为,因为我们的太阳系行星和卫星都太小,运动不会受到暗物质的影响,因此我们感觉不到。但是考察星系边缘那些恒星的运动,影响就非常明显了。?

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通过计算,“暗物质”要维持边缘公转如此高的速度,需要巨大的质量 —— 暗物质的总质量,必须是已知物质总质量的6倍左右。?暗物质占整个宇宙物质成分的26.8%。

暗物质的引力效应跟普通物质之间的引力一样,使得它们聚集成团,彼此向内拉拽。

可能整个星系被一层厚厚的暗物质包围。暗物质在星系中间比较浓,远离星系的地方慢慢变淡。我们来本就处在大量暗物质的裹之中。

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然而科学家们找了84年,始终没无法找到“暗物质”存在的证据。

那么,有没有可能是因为“万有引力”错了或者过时了?,是不是爱因斯坦的广义相对论,在星系这么大的尺度上,不适应了?

敬请关注下篇:黑暗的物质与黑暗的能力量

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