導語
我們所能看見的物質大概只占宇宙總物質的15%,絕大多數物質都是暗物質,無法透過目前的光學和電磁波等手段觀測到。
暗物質的存在是透過觀測星系中恒星的運動速度發現的,這些恒星的運動速度與理論計算不符,於是科學家們推測其中可能有某種物質存在,維持著這些恒星在軌域上的運動。
不僅如此,暗物質的存在還可以從宇宙微波背景放射線、星系團的交互作用等方面找到證據,現如今,暗物質已經被證明是宇宙總品質的主要組成部份,比例超過85%。
在過去,暗物質還僅僅是科學家們的一種假說,但現如今,暗物質已經成為宇宙中一種真實存在的物質。
暗物質對於宇宙的影響非常巨大,可以說,沒有暗物質的存在,那麽宇宙的結構就會大為不同,宇宙也不會如此漂亮和神秘。
那麽暗物質究竟是什麽?
它又有著怎樣的特性和影響?
它又是如何被發現的?
一、暗物質的存在。
暗物質是在1930年代被發現的,當時就有科學家開始假設,星系中可能存在著一種無法被看見或探測的物質,這種物質對於星系的形成、演化和穩定都有著重大的作用。
第一顆脈沖星的發現是在1967年,這顆脈沖星的周期異常穩定,但它的周期卻在逐漸變短,這一現象被認為是由於脈沖星正不斷地失去能量。
原本以為這是因為脈沖星周圍有著許多塵埃和瓦斯,導致摩擦而減慢其運動速度,但是這種解釋很快就被證實是錯誤的,因為脈沖星所失去的能量遠不止這麽一點點,而是遠超出預期的結果。
於是,科學家們便開始推斷,脈沖星失去的能量可能是由於它們周圍存在著大量的暗物質,這些暗物質將是脈沖星失去能量的原因。
暗物質的存在更是在20世紀70年代被證實,當時一些科學家開始透過測量星系中各個恒星的運動速度,發現這些恒星的運動速度有著極大不同,這與理論計算出的結果相去甚遠。
理論上,當恒星距離星系中心越遠,恒星的運動速度就會越慢,但是實際上卻不是這樣,很多恒星的運動速度幾乎沒有多大的變化,甚至有的還非常的快。
為了解釋這一現象,科學家們就提出了暗物質的假說,認為這些恒星的運動速度並不是因為它們距離星系中心的遠近決定的,而是受到了暗物質的重力作用,暗物質維持著恒星在軌域上的運動。
因此,恒星的運動速度才會出現這種與理論計算不符的現象,實際上,它們的運動速度並沒有那麽大的差異。
在之後的觀測中,暗物質也被發現是宇宙總物質的主要組成部份,各種證據顯示,暗物質大概占宇宙總品質的85%以上,這也意味著,暗物質是宇宙中最主要的物質,其作用是重要的。
二、暗物質的存在證據。
暗物質的存在不僅僅是透過觀測星系中各種恒星的運動速度發現的,還有許多其他的證據證明暗物質的存在。
比如宇宙微波背景放射線,這是宇宙大霹靂之後遺留下來的放射線,透過它的觀測,可以計算出宇宙中的物質密度,發現宇宙中的物質總量遠遠超出了我們所能看到的物質。
還有星系團的交互作用,星系團是由許多星系組成的大型結構,其中各個星系之間都受到了重力的作用,它們之間的相對運動並不像我們所認為的那麽簡單。
一般來說,星系團中各個星系之間的運動速度都不會太快,但是在觀測中,卻發現星系團中的一些恒星卻距離星系中心很遠,速度卻非常的快,這也只能說明星系團之間存在著大量的暗物質。
不僅如此,還有許多其它的證據證實著暗物質的存在,因此,暗物質已經被認為是一種真實存在的物質,科學家們對於暗物質的研究也越來越深入。
不僅如此,透過觀測星系中各個恒星的運動速度,科學家們還發現,暗物質對於星系的形成和演化也起著非常重要的作用,大部份暗物質都分布在星系的外圍,這些暗物質又被稱為「暗暈」。
暗暈中的暗物質對於星系中的瓦斯和塵埃有著非常大的影響,它們不斷地與星系中的瓦斯和塵埃發生交互作用,導致星系中的瓦斯和塵埃不斷地從星系中流失,最終匯聚到星系的中心,形成新的恒星,這也是為什麽星系中心的恒星的年齡比星系周圍的恒星要年輕得多的原因。
三、暗物質對於銀河系的影響。
暗物質不僅對於星系的形成和演化有著重要的作用,對於銀河系的運動也起著關鍵性的作用。
在之前的觀測中,科學家們發現,銀河系中心有一個大品質天體,這個天體就是銀河系中心的超大品質黑洞,它的品質大約是太陽的400萬倍。
銀河系中所有的恒星都被這個超大品質黑洞所控制,圍繞著它不斷地運動,但是在觀測中,卻發現,銀河系中心的恒星的運動速度並不是很穩定。
大部份恒星的運動速度都會隨著距離黑洞的遠近而變化,但是有一部份恒星的運動速度卻幾乎沒有什麽變化,這與理論計算的結果相差極大。
在之前的觀測中,科學家們都認為這些恒星的運動速度異常穩定,是因為它們所在的軌域上沒有太多的物質,所以就沒有太大的摩擦力,導致它們的運動速度異常穩定。
但是這種解釋又很快就被證實是錯誤的,因為透過觀測,發現這些恒星的運動速度還是有著一定的變化,而且這種變化並不是由於恒星周圍有著物質,而是由於恒星本身的運動速度發生了變化。
在之後的觀測中,科學家們發現,銀河系中的恒星的運動速度與恒星周圍的物質有著非常大的不同,這也就只能說明,恒星的運動速度與恒星本身的性質有關,而不是由於周圍有著什麽物質。
因,暗物質的存在就成為科學家們研究的方向,認為這些恒星的運動速度幾乎沒有變化,就是因為它們所在的軌域上有著大量的暗物質,這些暗物質維持著它們在軌域上的運動。
在之後的觀測中,科學家們發現,這些恒星所在的軌域確實有著大量的暗物質存在,因此,暗物質對於這些恒星的運動速度就產生了影響,這也就只能解釋這些恒星的運動速度幾乎沒有變化的原因。
不僅如此,一些科學家團隊還透過觀測銀河系中恒星的運動速度,發現銀河系中恒星的運動速度幾乎沒有隨著距離銀河系中心的遠近而有所變化,這也就證明了暗物質對於銀河系中恒星的運動速度產生影響。
結語
盡管暗物質在理論研究方面有所進展,但是暗物質的存在還需要更多的實證依據,盡管暗物質難以探測,但是隨著技術的進步和觀測手段的改進,相信未來一定會有更多的關於暗物質的發現。
暗物質的存在對於宇宙的結構和演化有著深遠的影響,研究暗物質有助於更全面地理解宇宙的形成和演化過程,盡管暗物質有著許多的未解之謎,但是相信有一天,科學家們一定能夠解開這些謎團。
暗物質的研究也需要跨學科的合作,結合天文學、物理學等多個領域的知識,才能更好地揭示暗物質的性質和作用。
對於暗物質的研究不僅有著重大的理論意義,也可能為未來科技的發展帶來新的突破和套用。