暗物质受引力作用,那它们为什么没有坍缩成天体或黑洞?

一寸荒凉y


暗物质受引力作用,那它们为什么没有坍缩成天体或黑洞?这个问题确实有一些迷惑性,因为我们熟知的行星、恒星、星系、星系团,甚至是在宇宙的大尺度结构上都是在引力的主导下形成的。下面我们就先说下,普通物质是怎样在引力的作用下凝聚在一起的。暗物质为何不聚集这个问题,就自然会有答案。

宇宙中性原子的形成

在我们生活中最常见的物质在微观层面上都是由原子构成的,如果我们在深入到原子,就能发现一些质子、中子、电子这些亚原子粒子。在自然界中这些粒子并不会单独存在,它们通过各种各样的方式结合成了我们这个多样性的世界。那原子一开始怎么来的?

在宇宙的整个演化历史中,有一个特别重要的时期,那就是中性原子形成的时候,在这之前,宇宙就已经充满了氢、氦原子核、电子和炽热稠密的辐射粒子,因为此时宇宙的辐射能量较高,原子核和电子还无法结合形成中性原子,宇宙也对光子不透明,这个时期就跟我们的太阳内部极其相似,但密度和温度远没有那么高。

但是宇宙自大爆炸后一直在膨胀,膨胀就代表着它会温度降低,密度降低!等到了宇宙诞生大约38万年的时候,宇宙中的第一批中性原子才得以形成,这是光子也自由了,不再受带电粒子的碰撞,宇宙也发出了其历史上的第一缕光,并且携带宇宙早期的物质密度、分布等重要信息,穿越了138亿年的历史到达了我们地球,这就是微波背景辐射。

宇宙结构形成及其组成成分

剩下的事情就是宇宙的造物时期!这些中性原子中包含了大量的氢、少量的氦以及极其微量的锂,这些元素就构成了宇宙万物的初始材料,并在随后的几十亿年中在引力的作用下形成了恒星、星系以及我们现在看到的大尺度丝状结构。

那么我们的宇宙就这么单调吗?都是由这些中性原子组成的?后来通过我们对星系旋转曲线,宇宙微波背景温度波动,宇宙早期轻元素丰度、重子声波振荡、Ⅰa型超新星红移数据的观察,我们发现了一个惊人的事实,在宇宙中物质占了总质能的32%(其中5%是由正常物质,由质子、中子、电子组成),其余为暗能量。

我们知道正常的物质凝聚成了团块,那么这些暗物质呢?它们以怎样的形式存在于宇宙中?为什么没有所谓的暗物质天体?

上图为银河系的暗物质晕,我们目前认为暗物质以十分弥散、蓬松的状态处于星系的周围,看起来就像厚厚的一层棉被包裹着星系,为星系提供足够的引力,银河系的直径为10万光年,那么它的暗物质晕就足足由100万光年。这是为什么呢?

首先我们要知道在自然界中有四种基本力,大部分粒子都会与引力发生作用,而强力将夸克、胶子、质子、中子束缚在一起形成原子核,电磁力将原子核和电子,以及原子和原子结合在一起,而弱力控制着大质量粒子的衰变过程,因此正常物质能够集合在一起形成物质团块,绝非引力一个力的功劳。

上图为子弹星团相互碰撞后的引力可视化图像,红色待变星团内正常物质气体所产生的引力,蓝色则代表暗物质!

从图中可以看到正常物质相撞以后,会发生碰撞,交换动能产生相互作用,这就为原子直接结合、反应提供了机会。但暗物质呢?它们虽说会受引力的作用,但是它们不于任何物质,包括自身发生互动。没有传统意义上的碰撞,也不会交换能量,只是直接互相穿过。因此只能感受到引力的暗物质是不会形成任何的结构,只会以弥散的状态存在,更不会形成所谓的黑洞。


量子科学论


虽然这些物质非常的多,并且在看不到的世界中,微观世界带给了我们更为神秘的发现,无论是量子世界还是多元化世界,虽然这些都非常的神奇,虽然它们占据了宇宙的大多数,但是我想告诉你们的是,所有的这一切加起来只占了宇宙总质量的4.9%,而剩下的95.1%都是看不到的!

而这95.1%的东西就是神秘的暗物质和暗能量,暗物质占据了宇宙的26.8%而剩下的则是暗能量。这也是为何宇宙正在加速膨胀的原因,因为暗能量超越了暗物质太多太多了。对比我们发现两种物质能量代表的特性则不同,一个名为斥力,一个名为重力!

斥力可以将物质相互分开,并且越来越远。而重力则是将物质凝聚到一起,虽然重力在形成的过程中出现了引力,但是重力是星系形成的根本!而暗物质恰恰的代表了重力。通过观测银河系和附近的十几个星系,科学家确定暗物质蕴藏在星系中,并且它采用一种独特的方式将星系凝聚。

后来通过超级计算机模拟后,科学家才知道原来这种力就是重力。暗物质是非常神秘的物质,它的质量非常的大,占据了整个银河系的90%,暗物质也非常的怪异,因为它不与任何粒子发生作用,唯独引力。目前科学家还没有解开引力的本质,所以也无法使用引力观测暗物质。但是科学家认为暗物质和引力存在着间接关系!

通过我们对星系的碰撞观测,科学家首次发现了暗物质。但是令他们奇怪的是,即使两颗蕴含着暗物质的星系相互膨胀,这些质量大到难以想象的暗物质仍然不会发生碰撞。它们很神奇的穿了过去,既没有发生爆炸也没有发生融合。

暗物质由于本身不会和任何粒子发生作用。因此即便是引力都拿它没有办法。无论引力多么的强大,它们是暗物质所创造的。因为暗物质代表了重力,而引力则是时空受到压迫时所产生的一种力。因此暗物质即便受到了引力的作用,也不会发生任何反应。就跟它不存在一样!

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宇宙V空间


暗物质可能只是温度低于30K的正常低温物质。因为根据普朗克黑体辐射公式,当物体温度低于30K时将几乎不产生或反射可见光,也就是这类低温物质成为了不可见的物质,但并非目前人类臆测的暗物质。它们仍然是正常物质。

根据所谓的宇宙背景辐射的各向同性分析,宇宙空间几乎无处不存在平均温度为2.7K的、产生背景辐射的低温物质。由于其分布较均匀且密度极小,总体上受到万有引力接近于零(无限均匀介质中的万有引力为0)。因此,它们就没有坍缩成天体或黑洞的可能性了。

有兴趣进一步了解相关情况的朋友,可参与本人以下文章的讨论


彭晓韬


题主提出了一个非常前沿的问题。我来说一下一般情况下,物理学家们对这个问题给出的答案吧。

虽然我们还不知道暗物质到底是个什么东西,但我们可以确切的讲,暗物质是没有电磁作用的,是不受四种基本力中的电磁力的作用的。那么,因为暗物质不受电磁力作用,所以暗物质只能聚集而无法塌缩,更无法形成天体或黑洞了。

为什么?

因为能量守恒定律在起作用啊!

具体讲,当物质(不管是什么物质,也就是说这也包括暗物质)因为引力作用而相互聚集时,彼此之间就会有/形成势能,当物质向心塌缩时,势能转化为热能,热能会阻止这些物质彼此靠近。或者说热能形成的压强会阻止物质彼此靠近,从而抵抗进一步的塌缩。

如果是一般物质,势能转变为的热能会通过电磁辐射(热辐射)的方式散发掉,于是物质就可以继续塌缩,一直塌缩成天体或黑洞,但暗物质因为没有电磁力作用,也就无法通过热辐射散发热量,或者说势能没地方去了,于是塌缩终止,也就无法形成天体或黑洞了。

物质塌缩形成天体或者黑洞,这个过程一定是丢失了势能的,或者说势能一定要有个地方去的,能量守恒,能量不灭,能量没地方去的过程是不可能发生的。暗物质因为无法散失势能转变的热量,所以热量只能保留在暗物质团块之中,并且按照熵增原理很快的达到热平衡,或者叫做热寂,就是暗物质本身的均匀分布。当然了,暗物质的均匀分布并不是真的很均匀的分布,因为暗物质和普通物质之间还有相互之间的引力作用,普通物质是可以形成天体喝黑洞,是不均匀分布的,这个不均匀分布会通过引力影响暗物质。但因为暗物质的数量要比普通物质多,所以影响并不大。

一个普通物质形成的黑洞,也会吸引其周围的暗物质,但周围的暗物质并不会落到黑洞里去,因为落到黑洞去时产生的势能没法逃逸,没法像普通物质一样以热辐射的方式逃逸掉,按照能量守恒原理,这些势能转变为的热能只能聚集起来,于是阻挡了暗物质继续向黑洞靠拢,这样一来,暗物质也就没办法被黑洞吸进去了。

或者简单的说,因为暗物质没有电磁力作用,聚集后的塌缩势能无法释放,于是,塌缩就被势能本身带来的压强阻止/终止了。

好了,希望我说明白了。总而言之,势能无法以热辐射的方式逃逸掉,就是暗物质不能塌缩,更不能形成天体和黑洞的主要原因了。

当然了,人类对暗物质的了解还很浅薄,所以具体情况可能还有争论,还有很多地方没搞很明白。但暗物质没有电磁力作用,能量必须守恒这样的事情我们还是知道的,而且可以肯定是不会有错的,由此而言,推论下去,我们也可以有把握的讲暗物质是不可能形成天体和黑洞的。但因为现代理论物理学已经很复杂很抽象了,篇幅有限加上我个人学识有限,上面说的只是个大概,可能有挂一漏万的地方,所以,仅供参考吧。抛砖引玉,欢迎斧正,谢谢阅读,期待在交流中共同进步。


137亿年前的氢二氧一


暗物质粒子,天体,黑洞的运动属性,三者是什么关系呢?许多人的理解都混一体了,天体就是太空,局部太空和无限太空,一个星系的大小太空和无限太空是二回事的问题。无限太空是宇宙的总称是“无”的象征性的“无质量”的论证体系(这个问题很深人们很难理解)*。而局部的星系所属的运动属性的太空是“有形”的后续物质的不同体系的有形太空。

暗物质粒子是前缘物质的来由论证,这个论证是一个设定的大自然存在物质的规律现性和螺旋运动属性的原理相结合的推理反证法的理解论证*。暗物质必须是一个中性的基本粒子的特性,完全甚至全释所有粒子的运动属性的吸引和释放的条件的可能,才会有我们今天看到了的万万之物的可能。哪些高端人物说暗物质占宇宙中的百分之八九十是错了的,不要说占比没有意义。前缘粒子的多样化我们只知其微,我无法用什么文字来表达前缘粒子的来由,感化前缘的粒子用“绒”字来表达比西方的“弦理论”

更适合,“绒”有很多种也就是会感化了前缘粒子的意义很多种,暗物质粒子是其中的一种。光子的运动属性里面就有暗物质粒子的存在,物质的运动永远存在着能量的产生就存在着暗粒子的“性”,哪些测试暗物质粒子的科学家,你们辛苦了,你们永远测试不了暗粒子的光感,实在很小,对于理解可以穿透地球或任何东西,但实质上是不可能的,因为未有穿越的过程昔被吸收为原子分子体中。也就是说要在一个所属的星系内要测试暗物质粒子的现象是根本不可能的,要不越过星系的所属在太空中的绝对境空中去寻找,找到了意义又何在呢?人类是用之于物质中的能量的转换和能量的衡定与衡值过程的意义,在这我呜呼科学家们不要从无意义之探,难、费而无果、何苦乎。

黑洞,是后续物质的条件下的螺旋运动属性的表达意义,黑洞的形成条件表达了黑洞的运动能量后果的很多复杂的因素,可以说各个星系的不同效果就是前因的不同黑洞的运动条件的属性不同而造就的。……

因而上面所说的三者的简单说明,不可以混为一谈的时空和范围各位所别。谢谢你的理解。


适物



hebin018622


暗物质也行不像我们想象中那样的形态,是一直实体物质形态,也许暗物质是一种能量态或者微粒状态。暗物质只是为了便于理解所起的一个名字或者说代号。实际上科学家们想找什么呢?是一种可以影响整个宇宙运动的作用力或者是一直场的作用。


閃光貝殼


暗物质弥漫整个宇宙空间,形成空间张力推动宇宙膨胀。分布为:原子核内部和黑洞内部密度为零,星系中心周围存在低密度空间带。暗物质对质点的斥力表现为万有引力,方向由暗物质的高密度空间点指向低密度空间点。只存在暗物质压缩质量,不存在暗物质被压缩。

暗物质难以发现的原因:一是密度越低的地方越发挥力学作用,二是连测量仪器的分子原子的构成都是由暗物质参与的。


王欢充


寻找暗物质的是毫无意义,我认为不辐射光的,就是暗物质,光能就是光能量,电能就是暗能量。比如太阳系,所有行星都是向太阳旋转,它就是暗能量的作用,

旋转是一种向心力,也属于归心力。地球受暗能量的作用下,它会慢慢靠近太阳,最后还是掉入太阳,又转化为光能,地球20亿年前,是4百多日为一年,现在是365天,证明地球靠近太阳,起码有1千万公里。

我们可以总结,任何一个旋转体,都是有归心力,不论是银河系,它们总有一日会取会在一起。


绍明6481


所有物质并不是人都能了如指掌的,就如空气里穿行的暗物质,我们人人都知到吗?那是什么原因会产生的音物质,这些暗物质在空气里来回穿过,同时也穿过我们的皮肤和身体,我们都没有一丝的感觉,这些物质对地球上的生物都是有谊的物质,地球上缺少一相物质都不可能有生物的诞生,暗物质是在地球的周围地球就是个很好的天体地球就是在宇宙中,地球的丝场还小还不足以把其它物质吸引主成黑洞的效应,那黑洞的行成是暗物质够成的吗,有这方面的资料和考正吗?


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