近日,《生命科學》雜志列出五大宇宙之謎,這些問題至今還困饒
著人類,科學家們始終未能解開,神奇的宇宙之謎底是什么?也許
你就是將來解開這寫謎底的人。
什么是暗物質?
“我們知道它的存在已經28年了,但卻不知道它到底是什么。”
──加里福尼亞大學歐文分校的天文學家維吉尼亞﹒崔伯這樣說道
。
100多年前,曾經有科學家認為看似真空的宇宙空間并不空虛,而
是有一種被稱為“發光以太”的物質充斥著。這種神秘的東西從未
在地球上任何一個實驗室里看到過,它被認為能夠用來解釋一個天
體的引力是如何對另一個產生作用的。
雖然到19世紀末,“發光以太”也像無數其它的科學誤解一樣退出
了歷史舞台。但今天,另一種神秘的物質卻令天文學家們著迷,而
它并沒有隨時間的推移而消失。事實上,它在宇宙哲學理論前沿的
地位已經保持了數十年。這就是暗物質。現在,它已經在天文學家
們中作為組成宇宙的主要物質被廣為接受。
“我們知道它的存在已經28年了,但卻不知道它到底是什么。”加
里福尼亞大學歐文分校的天文學家維吉尼亞﹒崔伯這樣說道。
科學家們為何如此肯定存在某種他們從未見過的東西呢?答案來自
對星球及星云運動方式的觀察以及他們在這方面長達50多年的不斷
研究。如果星球和氣體云只是受到目前星云中所能看見物質的引力
作用的話,那么它們旋轉的速度就顯得過快了。而星系群也有同樣
的情況:單個星系的運動無法通過目前天文學所能看到的物質的引
力來解釋。
為了對這些觀察結果做出解釋,天文學家推論認為星云被一個由不
同于以往的不可見物質組成的巨大的暈圈所包裹著。
我們無法看到這種所謂的暗物質,因為它不是放射性能量。但它卻
有質量,這使得它能夠提供支撐星云及星云群所需的所有額外引力
。現在,即便是在宇宙哲學這個古怪的世界中它也是一個非常奇怪
的命題。
天文學家并不能直接看到暗物質,但他們能通過觀察星云群的引力
透鏡效果發現暗物質的作用。事實上,天文學家認為宇宙中存在著
大量的暗物質,其數量與普通物質的比率可能為10比1,遠遠超過
普通物質數量。
如果暗物質能夠被看到的話,那么大多數星云,包括我們所在的銀
河系要比現在在望遠鏡中所看到的大10倍。所有大家熟悉的這片宇
宙中的“居民”──恆星、星云、行星以及塵埃氣體云只不過是組
成這里的很小一部分。
暗物質的存在是如此普遍又被証實是非常難以琢磨的。一部分原因
是因為暗物質極少與普通的物質發生作用。
到目前為止,科學家對暗物質的探求努力仍無法進行。現在,只能
在理論中推測它們可能的樣子,而它們很可能與某種(或者几種)
亞原子微粒非常相似。
其中最有可能是就是弱相互作用大質量粒子,或叫做微姆斯(WIMPs)
,以及在宇宙形成最初期的超高溫度中形成的成百上千的亞原子微
粒中的任何几種。其他可能的粒子還包括光微子、引力微子、軸子
以及磁單極子。還有物理學家尋找了很久的著名的微中子,它也是
目前唯一已經探測到的有可能是組成暗物質很少一部分的微粒。
不過,一些暗物質也有可能是由几種我們更為熟悉的天體構成的,
如褐矮星、流浪行星以及其他“普通”的東西。但是科學家認為這
些也只是其中的一小部分。
天文學家還需要對宇宙進行更深入的觀察和研究來對這些可能的暗
物質組成部分進行篩選。也許再過2到4年,研究人員就能發現這些
微粒,或者也許研究人員會發現這些微粒不足以代表大部分暗物質
,而將這些微粒排除開去,重新尋找其他可能性。對于所有種種的
不確定性,天文學家并不介懷。尹培說:“在宇宙面前,我顯得非
常卑微。當我開始觀察它時,我以近准備好接受驚訝了。” |
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第一張關于暗物質的圖象上是地球附近一顆紅矮星
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計算機模擬的宇宙中暗物質可能的分布方式其中的色點代表星云
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