暗物質是什麼?

看侃影娛


在無月的黑夜,天空繁星閃爍,我們很難想象在遙遠的太空裡隱藏著大量的被稱作“暗物質”的東西,而且它們竟然佔宇宙總質量的絕大部分,但又不屬於構成我們可見天體的任何一種目前已知的物質。

暗物質看不見摸不著,卻有引力和質量。迄今為止,物理學家仍無法直接證明暗物質的存在,而在宇宙的大尺度結構中到處都有暗物質存在的跡象,並保持著星系運行的穩定免於分崩離析。

那麼,暗物質的假設是怎樣提出來的?

瑞士物理學家茨維基(Fritz Zwicky)在1933年用多普勒效應測定某個漩渦星系中各處的旋轉速度時,發現自中央向外圍的天體繞中心的旋轉,其軌道速度並不減少。根據引力定律推算,在這個星系中看不見的物質要比看得見的恆星、氣體雲等多幾十倍。我們的太陽系可不是這樣的,太陽系99%的質量集中在太陽上,不發光的行星、彗星總共不足1%;離太陽近的行星繞太陽轉得快,如水星的軌道速度約48公里/秒,遠處的矮行星冥王星轉得慢,僅有4.7公里/秒。

到了’1970年代,美國的魯賓(Vera Rubin)測量了60多個與銀河系類似的星系旋轉速度,得出與茨維基相同的結論。後來大批新的觀測數據也表明,星系團中應該存在大量暗物質。從此,暗物質這一假設被學界廣泛認可。

暗物質究竟是什麼?

科學家研究認為,如果暗物質與已知的普通物質一樣由原子組成,那麼銀河系中就該有100億個黑洞;要不就是每個恆星有大量行星,例如太陽系應該有1萬個木星,但這麼多行星只要有幾個質量再大一些,就會發生核聚變而發光,也就不是暗物質了。

目前物理學家廣泛認為,暗物質不是原子,甚至不是質子、中子組成,而是“弱相互作用有質粒子”(WIMPs)。此外,也有假說認為暗物質的主要成分由其他類型粒子組成,如軸子(axion),惰性中微子(sterile neutrino)等。

現代天文學通過天體運動、引力透鏡效應、微波背景輻射等觀測結果,表明暗物質可能大量存在於星系及宇宙之中,其質量遠大於全部可見物質的總量。宇宙中約26.8%為暗物質,4.9%為天體和星際氣體等普通物質,其餘68.3%是推動宇宙加速膨脹的暗能量。

怎樣探測到暗物質的存在?

目前,探測暗物質主要是通過間接證據得出。前面已經提到,根據對漩渦星系天體運動的引力理論計算,星系旋轉曲線的實測表明,惟一的解釋是星系中必定存在暗物質。還可以觀測星系團產生的x-射線,通過其溫度推測星系中暗物質的質量分佈。
引力透鏡效應的應用是間接探測暗物質的較為便捷的方式。假如恆星的光線在傳播途中經過一塊塊的暗物質,暗物質的引力會使得光線一次次地彎折,這樣就有一些本來其傳播方向不是朝地球的光線也到達了地球,使得恆星看起來亮得多了。

根據廣義相對論,來自背景後面的光線在到達地球之前只要穿越了暗物質之中,那麼引力透鏡效應就能被確認,按背景光線的彎折程度,可推算出星系團中暗物質的分佈,就等於獲得了暗物質存在的證據。

今天,科學家更重視直接探測暗物質粒子的實驗。比如利用“加速器”,探測粒子對撞機中人為產生的暗物質粒子。希望不久的將來會揭開暗物質的謎底。


看松讀畫軒


借我們國家悟空衛星的新發現,談談暗物質和發現的意義。

我們的宇宙是由大量物質組成的,其中有正常物質和暗物質。我們現在可以認識的物質,包括宇宙中的各種星體,星雲,我們地球上的各種物質,包括我們人類自己都是正常的物質。都是由電子,質子,中子以及其他基本微粒組成。

然而宇宙中大部分物質是暗物質,暗能量在宇宙中的比重達到70%。也就是我們目前無法理解和觀測的物質佔據了大部分的宇宙空間。

暗物質之間的結構和相互作用我們現在科技暫時無法去探測和研究。目前來看,暗物質是一種不發光、不發出電磁波、不參與電磁相互作用的全新粒子。

雖然無法瞭解暗物質的具體情況,但是我們可以確實有暗物質的存在。

研究暗物質,我們只能用間接的方法來探測它。在宇宙空間中暗物質互相碰撞、湮滅時會釋放宇宙射線,科學家就去觀察這些過程後產生的痕跡,期待發現蛛絲馬跡。通過精確測量,就可能會發現暗物質粒子的蹤影。

比如這次我們國家的悟空”衛星首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在~1TeV處的拐折,該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力,其精確的下降行為對於判定部分(能量低於1TeV)電子宇宙射線是否來自於暗物質起著關鍵性作用。

此外,“悟空”衛星的數據初步顯示在~1.4TeV處存在能譜精細結構。目前“悟空”衛星運行狀態良好,正持續收集數據,一旦該精細結構得以確證,將是粒子物理或天體物理領域的開創性發現。

量子實驗室,專注科學問題,歡迎評論和關注。


量子實驗室


暗物質可能是極其先進的外星文明使用的某種技術

神經心理學家加布裡埃爾·德拉託雷和曼努埃爾·加西亞在“宇航學報”雜誌上發表了這個讓人震驚的觀點。

先聲明一下,目前全世界沒有人知道暗物質究竟是什麼,

那我們如何知道它的存在呢?我們知道必然存在著暗物質,是因為它有引力效應存在著,這是目前我們唯一知道的事,除此之外,暗物質和我們已知的任何一種物質就再也沒有絲毫相似之處了。

圖示:這張圖片中有六個星系,其中藍色表示暗物質的存在區域,這是通過引力效應計算出來的結果,我們並不能真的“看到”它們。

另外,並非每個星系中都存在著暗物質。就在3月28號(2018年),一個距離我們6500萬光年遠的一個星系,並沒有觀察到暗物質,即我們所看到的物質計算出來的總量,就大致是這麼多質量,而天文學家們本來預計它會含有很多暗物質。

圖示:編號為NGC1052-DF2的星系中缺乏暗物質,照片是哈勃的深空系列照片。這一結果讓天文學家們非常迷惑。

文明的等級

俄羅斯天體物理學家尼古拉·卡爾達肖夫提出過卡爾達肖夫指數/量表。來衡量文明的等級,這個分級主要是指文明能夠利用的能量。

I型文明(一種行星級文明)可以大規模的使用其母星上的能量

Ⅱ型文明(恆星文明)可以大規模利用其所在太陽系中恆星的能量

III型文明(星系級文明)可以控制其所在的主星系的能量


而暗物質和暗能量,也許正是III型文明甚至更高等級的文明所表現出來的某種技術,只是因為我們完全考慮錯了方向,所以才在解釋暗物質時遇到重重困難。


歡迎討論,這個最新的腦洞,無論如何,這真的是一個讓人震驚的猜想呢。


三思逍遙


暗物質是指不發出電磁輻射然而卻對其他天體有引力作用的物質。 因為沒有電磁輻射,所以是暗的。暗物質是什麼還沒有定論。但是有各種各樣的理論模型。 運動速度很大的暗物質叫做熱暗物質,運動速度很小的暗物質叫做冷暗物質,運動速度介於兩者之間的暗物質叫做溫暗物質。

暗物質探測主要分為直接探測與間接探測。直接探測是測量暗物質與原子核相互作用而產生的閃爍光或者聲子。為了避免宇宙線的干擾,其實驗室都建在地下。探測器包括低溫探測器和惰性液體探測器,前者探測暗物質粒子在晶體吸收器上產生的熱,後者測量暗物質粒子與惰性液體碰撞產生的閃爍。中國錦屏地下實驗室的“熊貓計劃”暗物質探測器屬於後者。

間接探測是在外太空測量暗物質粒子湮滅所產生的光子或正反粒子對,或者其衰變為通常的粒子。丁肇中領導的阿爾法磁譜儀計劃和中國的“悟空”衛星都屬於這一類。

另外,也可以利用加速器尋找通常粒子碰撞而產生的暗物質粒子。


物理文化與施鬱世界線


宇宙是由物質和能量組成的。根據相對論的推斷,質量與能量是可以相互轉換的,因此,物質和能量實際上是同一種東西的不同表現形式而已。

現代天文學的研究發現,我們可以探測到的普通物質和能量,只佔整個宇宙所有物質和能量的4%,還有約21%的物質,是我們無法探測到的,稱之為“暗物質”,剩餘的為暗能量。之所以稱為暗,是因為人類還無法探測到它,也不知道它到底是什麼。

暗物質幾乎不與其他物質發生相互作用。就像一個物體如果不發光,也不反射光,人眼就無法看到它一樣。如果一個物體不發射電磁波,也不反射電磁波,不與電磁波發生相互作用,那麼,現在的探測儀器就看不到它。暗物質粒子是一種神奇的存在,它不與普通物質的粒子發生相互作用,因此,目前還無法探測到它。

既然暗物質還探測不到,為什麼認為它存在呢?

原來,暗物質並非完全隱身的,它會產生引力作用,影響天體和宇宙的運行。天文學家用射電望遠鏡、光學望遠鏡和其他探測手段,觀測宇宙中的星系,根據星系的特徵,可以估算得到它的質量。還有另一種方法,天文學家通過觀測宇宙中的星系繞著中心轉動的曲線,可以計算出星系不同區域的質量分佈。但是,後一種方法估算出來的星系質量,要比前一種方法估算的星系質量大得多。

這部分探測不到的、多餘出來的質量,卻產生了引力作用的物質,就是“暗物質”。當然,也有少數科學家不相信暗物質存在,他們認為是引力的理論模型有缺陷,希望通過修改引力理論,對觀測到的星系旋轉曲線給出合理解釋。

不過,真正合理的自然規律大多是非常簡潔的。所以,不用修改引力理論,而接受暗物質存在,是最合理的選擇。

約21%的物質,是我們無法探測到的,稱之為“暗物質”

通過觀測宇宙中的星系繞著中心轉動的曲線,可以計算出星系不同區域的質量分佈


火星叔叔鄭永春



暗物質是上世紀發現的宇宙特殊現象。根據愛因斯坦相對論,宇宙是一個相對封閉體,其質量密度是可量化的。經公式計算宇宙中物質的平均密度應為每立方厘米5X10^-30克,但事實並非如此,根據觀測到的數據,可見宇宙的密度比這個值小100倍。


經過幾十年的觀測和探索,現在科學家們已經得到了最精確的測量結果,宇宙中正常可見物質僅佔4.9%,暗物質佔26.8%,暗能量佔68.3%。所以說,宇宙的真正主導力量並不是我們看到的無數星系星體,而是暗能量、暗物質,為此弄清這些看不見摸不著的東西,將會揭曉宇宙的許多秘密。



現代科學研究證明這些看似在真空中無蹤無影的東西,維繫著龐大宇宙星系團的結構,如果沒有這些強力紐帶,整個宇宙會成為一盤散沙,什麼地球啊人類啊都是烏有。那麼暗物質倒底是個啥玩藝呢,全世界的科學家都想盡快解開這個謎底。中科院的悟空號衛星就是為揭開這個面紗應運而生,日前己宣佈取得了重大成果,有可能捕獲到了一個昭示暗物質蹤跡的1.4萬億伏特的超高能電子譜段,但該成果還須多方驗證和分析,離真正揭開暗物質面紗還任重道遠。


時空通訊


根據現代天文學,我們所能看到的行星、恆星、星系等普通物質只佔宇宙的4.9%,另外還有普通物質5倍的暗物質,我們只能探測到它們的引力作用,而無法通過電磁學手段直接觀測到它們。在20世紀70年代,天文學家在觀測星系的自轉速度時發現,星系的自轉速度並沒有隨著遠離星系的中心而逐漸降低,而是幾乎保持不變,星系邊緣和靠近星系中心的自轉速度相差很小。這種現象十分反常,按照引力理論,距離中心越遠,受到的引力作用越弱,則旋轉速度應該也越小。然而,星系邊緣的旋轉速度很快,星系的引力根本無法維持這樣的運動,它們早應該脫離星系才對。這隻能說明星系中還存著一種巨大的引力源,能夠使星系的自轉產生如此反常的現象,天文學家把產生這種引力的物質稱作暗物質。

後來的觀測結果進一步暗示了這種神秘物質的存在。根據廣義相對論,光線在經過強引力場時將會發生彎曲,我們將會觀測到扭曲的圖像,這被稱作引力透鏡效應。天文學家在測量由星系產生的引力透鏡效應時發現,星系中普通物質產生的引力所能導致的光線偏折遠低於觀測結果,這也能暗示星系中存在大量的暗物質。

暗物質是籠罩在現代物理學上空的兩朵“烏雲”之一(另一朵是暗能量),如果發現暗物質,其意義不亞於發現引力波。遙想20世紀初,從籠罩在經典物理學上空的兩朵“烏雲”中分別誕生了相對論和量子力學,由此引發了物理學革命,奠定了現代物理學的基礎。目前,我國“悟空號”衛星正在探測宇宙中的暗物質粒子,這是目前性能最為強大的暗物質探測衛星。根據“悟空號”最近的觀測結果,可能發現了一種新的粒子,或許就是天文學家苦苦尋找的暗物質粒子。有關進一步的結果,讓我們拭目以待。


火星一號


簡單來說,可以按照字面意思理解,暗物質就是目前科學家還沒有真正發現的物質,藏在暗處,我們知道它的存在,但就是發現不了!

同時,暗物質的定義在某種意義上頗具諷刺意味,說明了人類的“無知”,因為我們不知道它時什麼,所以用“暗”字來表達!

那麼在科學家眼裡暗物質究竟是什麼?

我們每天所見到的物質可以成為普通物質,它只佔了整個宇宙的5%左右。科學家們是怎麼知道暗物質的存在呢?

通過觀察星系邊緣各種天體的詭異運動方式!

科學家們觀察星系中天體的運動時發現,位於星系邊緣的天體(比如恆星)運動速度很快。理論上,根據牛頓的萬有引力定律,越是遠離星系中心的天體運動速度就越難,但星系邊緣的天體運動速度相對很快,理論上它們不可能穩定地圍繞星系中心運轉,而是被甩出星系,因為速度太快,萬有引力不足以支撐它們如此快的速度!

於是科學家們就推測存在所謂的“暗物質”,它們可以提供額外的萬有引力“拽著”星系邊緣的天體。通過計算,科學家們得知暗物質佔了整個宇宙的26%左右!

除了暗物質,宇宙間還存在著大量的暗能量,佔了宇宙的大約69%,暗能量的性質可以看做與物質(包括暗物質)相反的存在,物質間相互吸引,而暗能量產生所謂的“排斥力”!

所以,想想就恐怖,我們每天所見到的萬事萬物只佔了整個宇宙的很小一部分,統治我們宇宙的遠不是普通物質,而是不為我們所知的暗物質和暗能量!


宇宙探索


對於暗物質是什麼呢之話題,我個人認為,暗物質是宇宙之中客觀存在的自然天體,是宇宙無盡數量恆星的光無法透射進去的區域帶。為什麼會這樣說呢?因為,宇宙是由無盡數量的恆星及其星系所構成的,都是一個個獨立性的物質週期循環運動的實體,像是宇宙的“細胞”一樣,可以週期性地獲得恆星及其星系再生的無限循環,共同來支撐著宇宙的形成與恆存。


在宇宙無盡數量的恆星及其星系之中,所有恆星都能通過持續核聚變燃燒的自然手段,向本星系發出光和熱物理現象,由於每個恆星系都會受恆星磁場的控制,都是一個獨立運作的實體,恆星發出的光和熱只能散發到本星系磁控的範圍。處於宇宙無盡數量的恆星系與恆星系邊緣之間,所有星系邊緣的磁性都是屬於同性現象的,同性相斥之磁性現象就會發生,


從而會自然形成宇宙無盡數量的恆星系邊緣與邊緣之間的暗物質運行無盡通道現象,這種現象是包裹著宇宙所有恆星系的邊緣與邊緣之間的自然天體,也可統稱之為宇宙之網現象,由於宇宙之網天體都具有透鏡物理現象,所有恆星發出的光和熱都無法能透射進去,都會被透鏡物理現象所抵消。此外,還由於宇宙中所有恆星都有隨機同向的自轉運動現象,會連帶性地推動著磁場和物質進行圓周循環運動的同時,會造成宇宙無盡數量的星系邊緣進行著同向的運動表現,

會導致宇宙之網天體同時產生對流和漩渦運動現象,併產生強大的緩衝內應力現象,幫助宇宙所有恆星系獲得自轉運動過程的同步平衡,併成為一個個獨立性、穩定性的物質存在與週期循環運動的實體。宇宙之中這個無盡之網天體現象的客觀存在,也許就是目前科學家所說的所謂“黑洞”現象,它是宇宙暗物質運行無盡的專屬天然通道。所以說,暗物質是宇宙之中客觀存在的自然天體,是宇宙無盡數量恆星的光無法透射進去的區域帶。不知這樣的回答是否準確?!如讀者閱後覺得我說的有道理,希給個點贊並關注我,歡迎大家一起來討論或發表己見。宇明於東莞市。(注:原創作品,版權所有,抄襲必究。)


地外天使


暗物質

某一次國際天文學年會上,來自美國的女天文學家,名字叫薇拉羅賓的為暗物質找到了一些證據,她認為與太陽系中的天體受萬有引力的主宰不同,星系周圍均勻分佈著暗的不可見的暗物質,它們包圍著星系,就像一隻巨大的暈輪,驅使恆星分散到旋臂中,步調一致地圍繞著星系中心旋轉,薇拉羅賓革命性的演講引起了強烈的反響,但是暗物質到底是什麼呢?到底是"粒子物理標準模型以外的新粒子"還是"WIMP"呢?科學界的專家學者們百思不得其解,科學家預言:如果我們真能找到暗物質存在的確鑿根據,或許我們就能知道宇宙的未來命運。勿謂科學家言之不預也,科學家果然預言成真,我們確實已經找到了暗物質存在的理論依據和天文證據,現在詳細闡述如下:

在銀河系或每一個河外星系之中,有一個屬於千百億顆恆星所聚集的地方,那就是黑洞的外圍層部分,鑑於黑核的體積小質量大,所以外圍層特別遼闊廣大(矛盾的相反對稱性法則),其間充斥著排列規則的氣狀的稀疏的真物質,這些真物質的粒子就是"粒子物理標準模型以外的新粒子",它碰到誰都不會發光,只會吸收亮光,它能穿越一切物體,卻不會穿過我們的身體,因為地球電離層阻擋了它們,與"WIMP"相反,它是宇宙中最小的粒子,那麼這麼小的物質粒子怎麼會具有那麼大的能量呢?這是因為它是黑洞的一部分,黑核隨時隨地輸送能量給它,促使它在星系盤中高速地旋轉,恆星與氣體塵埃在它的衝擊下運行,就像物質塊漂浮在流動的河水之中,物質塊輕的漂浮得快,重的漂浮得慢,於是重的物質塊阻塞了星系盤的交通,形成為"密度波",密度波稠密的地方產生了恆星,恆星核心處的物質溫度高達千萬度,外圍層的真物質衝過來,遭到恆星的截留,在恆星中心形成了像磁鐵一樣的磁體,這些磁體的磁極方向是一致的,因而可以首尾相吸把恆星串在一起,聯袂成了長達十幾萬光年的星系旋臂,黑核通過N磁極牢牢吸住這些旋臂,就像嫦娥抓著幾條綵帶在太空翩翩起舞,從而形成了蔚為壯觀的漩渦星系,由於外圍層真物質強大的衝擊和星系旋臂有力的吸引,"綵帶"尾巴上的恆星也無法掉隊,只有乖乖地隨著旋臂在星系盤上旋轉。如果說是星系裡的"暗物質"在驅使所有恆星圍繞著星系中心旋轉的話,那麼這個"暗物質"不是"別人",它就是外圍層裡高速運轉的真物質!


分享到:


相關文章: