寻找星系守卫者星系为什么没有分裂？

发布时间：2023-10-19 13:15:42 所属栏目：外闻来源：

导读：在广袤的宇宙中，星云之中蕴含着许多精彩绝伦的事情——众多的行星、分子物质以及微小的粒子等都聚集在此处。然而，在它们绚丽的外表下，实际上还隐藏着宇宙中最黑暗的秘密。

几十年前，天文学家在观测

在广袤的宇宙中，星云之中蕴含着许多精彩绝伦的事情——众多的行星、分子物质以及微小的粒子等都聚集在此处。然而，在它们绚丽的外表下，实际上还隐藏着宇宙中最黑暗的秘密。

几十年前，天文学家在观测旋涡星系时发现，在星系的外侧出现了十分不合理的现象：那里的物体移动实在是太快了！牛顿和爱因斯坦的引力理论告诉我们：引力与距离的平方成反比。这意味着，那些远离质量最集中的星系中心的物体，所感受到的引力要比靠近星系中心的更弱，所以它们的运动速度也会更慢。然而，观测却表明天体的速度在超过特定距离后开始神奇地趋于平稳，而不是像理论预期那样下降。

我们先来考虑第一种可能性。让我们首先回到100多年前。当时，天文学家勒维耶在分析了太阳系中天王星的轨道后发现，它的运行轨道与牛顿的引力理论所预测的不符。由于当时牛顿的理论已经取得了巨大的成功，因此没有人会去质疑这个基本理论。相反，勒维耶在经过详细的数学计算后预测，在天王星之外还存在另一颗未被发现的行星，影响着天王星。1846年，天文学家伽勒在勒维耶预言的位置不到1度的地方发现了缺失的质量——海王星。

同样的事情或许也发生在星系外侧。虽然包括恒星在内的所有可见物质的总和无法解释高速运动的天体，但如果那里有大量亮度远低于普通恒星的天体，比如褐矮星、红矮星、白矮星、中子星和黑洞，施加了额外的引力呢？然而，在经过大量搜寻后，天文学家发现这些天体的重量并不足以弥补缺失的质量。

接下来，我们来看看第二种可能性。

事实上继前段时间海王星的观测成功之后，天文学家又发现太阳系里的水星的运动也或多或少的存在异常。那么一个自然的推断是，在水星附近或许也存在一颗未被发现的行星。但是，在经过一番搜索后，没有人在水星附近找到另一个行星。当然，他们永远也找不到。因为这次，我们需要的是一个超越牛顿的全新引力理论。1915年，当爱因斯坦提出广义相对论后，水星的问题被完美地解决了。

那么，这是否意味着，在星系或更大的尺度下，其实是爱因斯坦的理论需要被修正？有可能，而且许多理论学家都在尝试，只是至今没有哪一个理论能够脱颖而出的宣布可以解决所有的问题。

现在，我们来看第三种可能性。在星系中，除了闪烁的恒星和发光的气体和尘埃这些普通物质之外，有没有可能还存在着大量看不见的物质，只通过引力与普通物质相互作用呢？这是非常有吸引力的想法，这些看不见的物质正是所谓的“暗物质”。也就是说，星系很可能被巨大而弥散的“暗物质晕”所笼罩，从而提供了额外的引力使星系能够维持稳定。

之后，所有的其他观测也都指向了宇宙中应当遍布着这些不发光、不吸收光、也不反射光的暗物质。计算表明，宇宙中有约85%的物质都是暗物质！

天文学家会通过一种被称为引力透镜的方法，来绘制暗物质在空间中的分布。我们知道，所有的物质都有质量，也就有引力，就会对周围的时空产生影响。根据爱因斯坦的理论，当遥远的背景星系发出的光线在经过离地球更近的前景星系时，前景星系的引力会扭曲周围的时空结构，所以光线的路径会发生弯曲，就好像被光学透镜所弯曲一样。从光线弯曲的程度，科学家可以推算出前景星系所包含的质量。结果表明，星系内的可见物质不足以解释光线的弯曲，所以必然存在大量的暗物质。

好，假设暗物质是真实存在的，那么它究竟是什么？理论学家认为，暗物质极有可能是一种或多种从未被发现的全新粒子。为此，他们提出了许多假想的候选粒子，但这些粒子的质量和性质都有着很大的不确定性。有一类理论预言暗物质由一种“弱相互作用大质量粒子”（WIMP）组成，由于能够自然的解释今天宇宙中观测到的暗物质密度而备受青睐。

目前，寻找这种暗物质粒子的方法共有三种。第一种是直接探测，科学家会在地底深处建造探测器，直接捕捉暗物质粒子与原子核碰撞的证据；第二种是间接探测，科学家会在伽马射线和中微子等数据中寻找暗物质粒子的湮灭或衰变的产物；第三种是对撞机探测，在对撞机中让高能粒子束对撞，直接产生暗物质粒子。不过，这些方法都有一个共同的缺点，那就是耗时长，需要大量的资金投入，而且成功率不高。

（编辑：聊城站长网）

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