抓不住的暗物質究竟是什麼?它的存在有沒有靠譜的說法?

在哥倫布發現美洲的時候,他並不會意識到未來的美洲將會發展成什麼樣的文明。

發明互聯網的人也不會意識到,今天我們手中的手機是如何聯通了我們的這個世界。

今天我們這些研究暗物質的人,也不會想到有朝一日暗物質的秘密完全被揭開以後它會產生什麼樣的作用。

李然,國家天文臺的副研究員,關於暗物質,他有話要說。

抓不住的暗物質究竟是什麼?它的存在有沒有靠譜的說法?

和【CC演講】一起,來聽李然給我們講述,被暗物質充斥的宇宙。

天文學家乾的事情對大家來說可能就是去拍一拍我們的星空,所以讓我們用一張漂亮的星空的照片來開始我們今天的演講。

抓不住的暗物質究竟是什麼?它的存在有沒有靠譜的說法?

在這張圖片中,我們展現了一個距離銀河系最近的星系團,它的名字叫做“后髮座”星系團。什麼是星系團?我們的銀河系是一個星系,我們的太陽是銀河系千億顆恆星中普通的一顆。在天空中會有這樣的地方,很多的星系聚集起來成為了一團,你會看到在這張圖片中有很多這種橘黃色的橢圓的天體,它們都是跟銀河系一樣璀璨的星系。

為什麼它們會聚集在一起?科學家認為是因為引力把它們束縛住了,這些星系互相吸引使得它們聚在這裡不會逃跑。但在1933年的時候,加州理工大學的一位科學家,他叫弗里茲·茨威基,他告訴我們,你看到的這些星系只是這些星系團裡邊包含的物質很少的一部分。

抓不住的暗物質究竟是什麼?它的存在有沒有靠譜的說法?

在這樣一個璀璨的星系世界背後,實際上隱藏著一個更大的黑暗世界。他是怎麼發現這件事情的?他就測量了這個星系團裡每一個星系的運動速度,他發現它們的運動速度太快了。什麼叫太快了?我們在地球上,地球的引力束縛住我們,所以我們不會飛到太空中去。我們的地球有很多人造衛星,那地球的引力束縛了這些人造衛星,使得它們只能夠在軌道上面轉動,而不會飛到太空深處。但如果我們去踢這些衛星一腳,給它們一個很高的加速度,那麼它就會脫離地球的束縛,飛到宇宙的深處。

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所以茨威基在1933年的時候,發現在我們的這個星系團中,每個星系的速度似乎都非常的大,即使你將這個星系團裡邊所有能夠產生引力的物質,所有這些你可以看見的恆星加在一起,你這個引力還是不夠束縛住它,所以星系團應該早就散掉了才對。那是什麼使它們聚集在一起呢?茨威基猜想說這裡邊有很多你看不見的物質,他給它們起了個名字叫暗物質。

抓不住的暗物質究竟是什麼?它的存在有沒有靠譜的說法?

這些物質的量必須是可見物質的十倍才能夠使得這個星系團裡的星系束縛在一起。

那麼1933年的時候,茨威基在美國是一個富有激情,給出了非常多有趣的科學想法,但是做出了更多荒謬預言的科學家,所以直到60年代之前,人們一直對他的預言將信將疑。但隨著時間的推進,人們發現暗物質在宇宙的不同地方實際上都存在。當人們去看一個跟我們銀河系一樣的星系的時候,他們去測量這些星系裡面的恆星是如何繞著星系中心轉動的,他們就發現在星系的外圍,他們猜想這些恆星的轉動速度應該是像這條紅線一樣,但實際上他們測出來的星系的轉動在星系的外圍卻非常的高,是由這條藍線來描述的。

抓不住的暗物質究竟是什麼?它的存在有沒有靠譜的說法?

這些恆星也跑得太快了,在星系裡面也必須有很多你看不見的物質去提供引力,才能夠束縛住這些恆星。那麼今天我們天文學家大概對暗物質的存在已經不太存疑,我們知道它佔我們宇宙組分的83%。


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