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扑朔迷离的暗物质 地球距离太阳1.5亿千米,以每秒29.78千米的速度公转,围绕太阳转一圈是1年;而距离太阳14亿千米的土星绕太阳一周则是30年,公转速度只有每秒6.81千米;海王星和冥王星转一圈竟是100多年,绕太阳旋转更慢。可见星球距离星系中心越近,所受引力越大,转动速度越快。人造地球卫星围绕地球转动也是这样。这是太阳系里的情况。那么亿万颗恒星组成的庞大的星系也应该是这样吧?科学家的确是这么认为的,因为星系中所有的恒星都在围绕着星系的中心旋转,越靠星系边缘的恒星受到的引力也是越小,肯定是靠近中心的恒星旋转速度最快,越靠外缘,旋转越慢。
可是观测结果却和人们的想法截然相反!星系最边缘的恒星并没有落后,而是比预料中的速度要快得多,若根据牛顿引力定律,这样的速度会让边缘的恒星从星系中飞出去,可这样的情况并没有发生,好像有一种我们看不见的无形的物质把这些恒星抓在一起,防止它们各自飞散。
另外,爱因斯坦告诉我们,光线在经过大质量天体附近时会弯曲,由于这一点,在地球上的我们看过去,很可能一颗星星就变成了许多星星,星星会出现许多虚像,星星的亮度也会增大许多,这就是广义相对论所预言的引力透镜效应,就像引力场具有凸透镜的聚焦作用,可以把一颗星发出的光收拢和聚集。现实确实如爱因斯坦所言,只是所观察到的引力透镜效应有时却出奇地强大,好像光线经过了质量非常大的天体周围,被弯曲得很厉害。可实际上天文观测却没有发现那个质量巨大的天体。
以上种种现象引发了科学家们的苦苦思索,为了解释这些现象,科学家推测星系中的恒星是埋没在我们看不见的冷暗物质中,就像太阳被球形光晕包围着一样,只是这种暗物质晕我们还无法探测。也许是暗物质提供了额外的引力,保证了边缘恒星的快速旋转,引发了光线产生较大的弯曲。
自此以后,人们开始忙于研究和寻找暗物质,但是自1933年暗物质被提出以来,经过了这么多年的研究,暗物质还是那么不可捉摸。人们通过各种类型的望远镜虽然观测到了许多原本没有发现的物质,但这些物质的质量显然太小,并不是科学家们所描述的弥漫于宇宙空间、支配星系运转的暗物质。而且暗物质的假设有很多漏洞,首先,暗物质到底是由什么粒子组成的,科学家想像不出来,这种物质没有体积,没有压强,难以捉摸。粒子物理学推延到各种极端情况下,会描述出极端条件下的许多奇异粒子,但在这些奇异粒子中也无法找到能够组成暗物质的什么粒子,可以说探测暗物质粒子的所有实验都没有成功过。对于暗物质还没有任何实际的对应粒子,它只是用来解释宇宙中的一些现象时引入的概念 |
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