什么是暗物质?©NASA.

什么是暗物质?

如何我们的宇宙中有多少是暗物质,和什么样的证据是有它的存在?

暗物质是一种无形的物质,理论上构成了宇宙中所有物质的绝大部分。它有质量,但看不见,也不与普通物质相互作用。

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多少暗物质是存在的?

根据我们宇宙学的标准模型,暗物质占宇宙所有物质的85%,占宇宙总质量能量的27%。

谁发现了暗物质?

1933年,瑞士天文学家弗里茨兹维基研究了昏迷群集星系的运动,比较它包含向所述个体星系的轨道的速度的质量。他希望能够找到是重力牵引到星系群的中心的数量将占到他们是如何快速轨道。

想象一下,一个彗星荏苒过去的太阳。多少彗星的路径会弯曲朝向太阳取决于两件事情:它是如何快速行驶时,和太阳的引力强度。在重心够强,彗星将被困在轨道上;如果没有,或者如果行驶过快,彗星将拍客进入太空。

什么兹维基发现的是,在集群的外缘的星系旅行过于快速的重力在轨道上追究他们。那么,什么可以让他们在那里?

估计所述簇中的星系的数量和亮度得到兹维基质量的近似值,其他用于计算重力。由于他的估计是太小了,他的理论认为,必须有质量,他看不到。他称这种邓克尔质料或“暗物质”。

这暗物质就必须有一些奇怪的特性。它有质量,所以它有一个引力。但是,我们不能看到它,这意味着它不会发出或反射光。

暗物质还有什么其他的证据吗?

子弹群集包括星系两个碰撞集群,以试图检测反物质©NASA /哈勃进行了研究
两个碰撞星系团。该子弹星团是在右边©NASA /哈勃

从地球位于3.8左右十亿光年是一对碰撞星系团。两个,被称为子弹集群越小,通过较大的一个刺穿它的方式。

在上图中,组成星系团的星系显示为橙色和白色,而星系团中释放x射线的热气体显示为粉色。这些物质构成了星系团中的“正常”物质。

图像外边缘的蓝色区域是星团的大部分质量。这种质量是通过引力透镜效应探测到的。

爱因斯坦的广义相对论的理论告诉我们,时空本身的质量,这是我们看到的重力效应失真。宇宙中的一切都受到它的影响 - 即使光。所以,即使我们看不到的事情本身,我们可以看到它的身影方式弯曲光的。

因此,大多数的这些碰撞集群此事既不是星系也不热气体,但与质量,我们不能看到的东西。

在子弹星团让我们见识到了暗物质的另一个方面。暗物质已前往更远的碰撞比热气以下,现在是如果群集郊外。当热气体碰撞时感到阻力,如空气阻力,暗物质没有。这意味着它没有任何接触与自身或与普通物质 - 除非通过重力。

什么是暗物质做的?

尽管它的名字是这样的,但它不能简单地由死恒星、气体和尘埃组成。暗物质必须由比标准原子粒子更奇特的物质组成,以确保大爆炸产生化学性质类似,我们看到了一个宇宙。

这样的观测限制已迫使理论家把重点放在暗物质候选者屈指可数。

主要竞争者包括所谓的弱相互作用大质量粒子(wimp)和引力子,旨在统一自然界所有基本力和粒子的理论预测了引力子的存在,而原子核如何结合的理论预测了轴子的存在。目前正在进行的大型强子对撞机实验可能很快就会揭示真相。- - - - - -亚历山德拉富兰克林翔

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