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真正掌控宇宙的黑暗魔鬼——暗物質和暗能量,黑洞竟然如此渺小

2020 年 3 月 2 日 江山说科幻

在科學家探索宇宙的過程中,他們發現了很多難以解釋的現象。他們感受到,在我們慧眼所及的世界中還有神秘的魔鬼存在。這個魔鬼看不見,摸不著,但是它卻主導著宇宙的過去、現在和未來。

它就是暗物質和暗能量。

真正掌控宇宙的黑暗魔鬼——暗物質和暗能量,黑洞竟然如此渺小

如今科學家已經達成共識,廣袤的宇宙是由暗物質、暗能量以及我們人類能感知到的正常物質組成。然而,正常物質卻是最少的,只占4%。而暗物質占有21%的比例,暗能量則占有75%。

這個世界竟然如此神秘。我們的存在竟然還不及四分之一。在我們的身邊還有大量的物質和能量。而我們卻感受不到。暗物質和暗能量是如何被發現的?它們又有著什麽樣的特征呢?我們一起來探索

暗物質理論的誕生

1922年,天文學家卡普坦表示在宇宙中或許存在一種不可見的物質,這是首位提出暗物質的科學家。

1932年,天文學家弗裏茲·扎维奇发现,大型星系团中的星系具有极高的运动速度,然而星系的运行速度远远超出万有引力公式计算出的结果,这表明除了人类已知的星系团核心物质对该星系的引力外,还存在其他引力。

它們進一步推斷,在人類已知的宇宙物質之外,還有一種物質存在。雖然這種物質我們無法真實的探測到,但是它對于星系之間的相互作用具有影響。這種物質本身具有質量,而且會産生引力。由于探測不到這種物質的存在,科學家稱它們爲暗物質。

真正掌控宇宙的黑暗魔鬼——暗物質和暗能量,黑洞竟然如此渺小

暗能量的由來

雖然在觀測星系運動時科學家把暗物質的影響考慮進去,但是觀測從來就沒有與此推斷相符合過。

科學家推斷,也許在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差,但是也不可能産生如此大的偏差。這一觀測和理論模型之間的不一致變得越來越尖銳。

當意識到沒有足夠的物質能來解釋宇宙的結構及其特性時,科學家就提出了暗能量的存在。暗能量和暗物質具有既不發光也不吸收光的共同點。但是,從微觀上講它們的組成是完全不同的。更重要的是,宇宙暗物質是引力自吸引的,而且與普通物質成團並形成星系。而暗能量是引力自相斥的,並且在宇宙中幾乎均勻的分布。

暗物質和暗能量存在的強力觀測證據

通過光的引力透鏡現象來描繪

20世紀,美國約翰斯·霍普金斯大学的太空望远镜研究所,借助3年前安裝在“哈勃”太空望遠鏡上的“先進測繪照相機”,觀察到更遠處星系發出的光在兩個星系簇中的暗物質幹擾下産生的引力透鏡現象,進而通過計算機模擬,得到了暗物質的分布圖。

他們的圖像顯示出,這兩個星系是在暗物質的網絡包圍中,處于暗物質最密集的地方這說明暗物質和可見物質會在引力的影響下彼此聚集到一起。

真正掌控宇宙的黑暗魔鬼——暗物質和暗能量,黑洞竟然如此渺小

宇宙細絲真容乍現

美國一所研究機構的天文學家在arXiv.org網站上公布了他們在研究宇宙網方面取得的重大進展,通過對星系的觀測,讓宇宙細絲顯現出來,並成功預測了暗物質和暗能量的存量。

中國科學院國家天文台李楠博士說:“從學術上講,細絲是宇宙中除了星系和星系團等近橢圓結構引力勢阱之外的另一種引力勢阱形式,形狀爲長條狀,將星系連接成一張“蜘蛛網”,而細絲的連接點處爲大質量星系或星系團。宇宙中的細絲結構是暗物質粒子在自引力作用下成團過程的産物,也是宇宙學中暗物質模擬的基本預言之一。”

說簡單點,星系的形成就是我們能夠看見的物質和暗物質共同作用的結果。它們互相吸引,讓物質不斷聚集,從而形成星系。

真正掌控宇宙的黑暗魔鬼——暗物質和暗能量,黑洞竟然如此渺小

未來猜想

目前,我們的發現越來越證明宇宙中暗物質和暗能量的存在。如果它們真的存在,那就會徹底顛覆人類對世界的認知。

這個世界還有我們感受不到的東西,而它竟是主角。我們所知道的各種知識和規律都有可能會推到重來。但是,對不可知的探索就是一種進步。等待我們真正了解宇宙的那一刻,我們才會成爲宇宙的一份子。

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