导语
我们所能看见的物质大概只占宇宙总物质的15%,绝大多数物质都是暗物质,无法通过目前的光学和电磁波等手段观测到。
暗物质的存在是通过观测星系中恒星的运动速度发现的,这些恒星的运动速度与理论计算不符,于是科学家们推测其中可能有某种物质存在,维持着这些恒星在轨道上的运动。
不仅如此,暗物质的存在还可以从宇宙微波背景辐射、星系团的相互作用等方面找到证据,现如今,暗物质已经被证明是宇宙总质量的主要组成部分,比例超过85%。
在过去,暗物质还仅仅是科学家们的一种假说,但现如今,暗物质已经成为宇宙中一种真实存在的物质。
暗物质对于宇宙的影响非常巨大,可以说,没有暗物质的存在,那么宇宙的结构就会大为不同,宇宙也不会如此漂亮和神秘。
那么暗物质究竟是什么?
它又有着怎样的特性和影响?
它又是如何被发现的?
一、暗物质的存在。
暗物质是在1930年代被发现的,当时就有科学家开始假设,星系中可能存在着一种无法被看见或探测的物质,这种物质对于星系的形成、演化和稳定都有着重大的作用。
第一颗脉冲星的发现是在1967年,这颗脉冲星的周期异常稳定,但它的周期却在逐渐变短,这一现象被认为是由于脉冲星正不断地失去能量。
原本以为这是因为脉冲星周围有着许多尘埃和气体,导致摩擦而减慢其运动速度,但是这种解释很快就被证实是错误的,因为脉冲星所失去的能量远不止这么一点点,而是远超出预期的结果。
于是,科学家们便开始推断,脉冲星失去的能量可能是由于它们周围存在着大量的暗物质,这些暗物质将是脉冲星失去能量的原因。
暗物质的存在更是在20世纪70年代被证实,当时一些科学家开始通过测量星系中各个恒星的运动速度,发现这些恒星的运动速度有着极大不同,这与理论计算出的结果相去甚远。
理论上,当恒星距离星系中心越远,恒星的运动速度就会越慢,但是实际上却不是这样,很多恒星的运动速度几乎没有多大的变化,甚至有的还非常的快。
为了解释这一现象,科学家们就提出了暗物质的假说,认为这些恒星的运动速度并不是因为它们距离星系中心的远近决定的,而是受到了暗物质的引力作用,暗物质维持着恒星在轨道上的运动。
因此,恒星的运动速度才会出现这种与理论计算不符的现象,实际上,它们的运动速度并没有那么大的差异。
在之后的观测中,暗物质也被发现是宇宙总物质的主要组成部分,各种证据显示,暗物质大概占宇宙总质量的85%以上,这也意味着,暗物质是宇宙中最主要的物质,其作用是重要的。
二、暗物质的存在证据。
暗物质的存在不仅仅是通过观测星系中各种恒星的运动速度发现的,还有许多其他的证据证明暗物质的存在。
比如宇宙微波背景辐射,这是宇宙大爆炸之后遗留下来的辐射,通过它的观测,可以计算出宇宙中的物质密度,发现宇宙中的物质总量远远超出了我们所能看到的物质。
还有星系团的相互作用,星系团是由许多星系组成的大型结构,其中各个星系之间都受到了引力的作用,它们之间的相对运动并不像我们所认为的那么简单。
一般来说,星系团中各个星系之间的运动速度都不会太快,但是在观测中,却发现星系团中的一些恒星却距离星系中心很远,速度却非常的快,这也只能说明星系团之间存在着大量的暗物质。
不仅如此,还有许多其它的证据证实着暗物质的存在,因此,暗物质已经被认为是一种真实存在的物质,科学家们对于暗物质的研究也越来越深入。
不仅如此,通过观测星系中各个恒星的运动速度,科学家们还发现,暗物质对于星系的形成和演化也起着非常重要的作用,大部分暗物质都分布在星系的外围,这些暗物质又被称为「暗晕」。
暗晕中的暗物质对于星系中的气体和尘埃有着非常大的影响,它们不断地与星系中的气体和尘埃发生相互作用,导致星系中的气体和尘埃不断地从星系中流失,最终汇聚到星系的中心,形成新的恒星,这也是为什么星系中心的恒星的年龄比星系周围的恒星要年轻得多的原因。
三、暗物质对于银河系的影响。
暗物质不仅对于星系的形成和演化有着重要的作用,对于银河系的运动也起着关键性的作用。
在之前的观测中,科学家们发现,银河系中心有一个大质量天体,这个天体就是银河系中心的超大质量黑洞,它的质量大约是太阳的400万倍。
银河系中所有的恒星都被这个超大质量黑洞所控制,围绕着它不断地运动,但是在观测中,却发现,银河系中心的恒星的运动速度并不是很稳定。
大部分恒星的运动速度都会随着距离黑洞的远近而变化,但是有一部分恒星的运动速度却几乎没有什么变化,这与理论计算的结果相差极大。
在之前的观测中,科学家们都认为这些恒星的运动速度异常稳定,是因为它们所在的轨道上没有太多的物质,所以就没有太大的摩擦力,导致它们的运动速度异常稳定。
但是这种解释又很快就被证实是错误的,因为通过观测,发现这些恒星的运动速度还是有着一定的变化,而且这种变化并不是由于恒星周围有着物质,而是由于恒星本身的运动速度发生了变化。
在之后的观测中,科学家们发现,银河系中的恒星的运动速度与恒星周围的物质有着非常大的不同,这也就只能说明,恒星的运动速度与恒星本身的性质有关,而不是由于周围有着什么物质。
因,暗物质的存在就成为科学家们研究的方向,认为这些恒星的运动速度几乎没有变化,就是因为它们所在的轨道上有着大量的暗物质,这些暗物质维持着它们在轨道上的运动。
在之后的观测中,科学家们发现,这些恒星所在的轨道确实有着大量的暗物质存在,因此,暗物质对于这些恒星的运动速度就产生了影响,这也就只能解释这些恒星的运动速度几乎没有变化的原因。
不仅如此,一些科学家团队还通过观测银河系中恒星的运动速度,发现银河系中恒星的运动速度几乎没有随着距离银河系中心的远近而有所变化,这也就证明了暗物质对于银河系中恒星的运动速度产生影响。
结语
尽管暗物质在理论研究方面有所进展,但是暗物质的存在还需要更多的实证依据,尽管暗物质难以探测,但是随着技术的进步和观测手段的改进,相信未来一定会有更多的关于暗物质的发现。
暗物质的存在对于宇宙的结构和演化有着深远的影响,研究暗物质有助于更全面地理解宇宙的形成和演化过程,尽管暗物质有着许多的未解之谜,但是相信有一天,科学家们一定能够解开这些谜团。
暗物质的研究也需要跨学科的合作,结合天文学、物理学等多个领域的知识,才能更好地揭示暗物质的性质和作用。
对于暗物质的研究不仅有着重大的理论意义,也可能为未来科技的发展带来新的突破和应用。