抓不住的暗物质究竟是什么?它的存在有没有靠谱的说法?

在哥伦布发现美洲的时候,他并不会意识到未来的美洲将会发展成什么样的文明。

发明互联网的人也不会意识到,今天我们手中的手机是如何联通了我们的这个世界。

今天我们这些研究暗物质的人,也不会想到有朝一日暗物质的秘密完全被揭开以后它会产生什么样的作用。

李然,国家天文台的副研究员,关于暗物质,他有话要说。

抓不住的暗物质究竟是什么?它的存在有没有靠谱的说法?

和【CC演讲】一起,来听李然给我们讲述,被暗物质充斥的宇宙。

天文学家干的事情对大家来说可能就是去拍一拍我们的星空,所以让我们用一张漂亮的星空的照片来开始我们今天的演讲。

抓不住的暗物质究竟是什么?它的存在有没有靠谱的说法?

在这张图片中,我们展现了一个距离银河系最近的星系团,它的名字叫做“后发座”星系团。什么是星系团?我们的银河系是一个星系,我们的太阳是银河系千亿颗恒星中普通的一颗。在天空中会有这样的地方,很多的星系聚集起来成为了一团,你会看到在这张图片中有很多这种橘黄色的椭圆的天体,它们都是跟银河系一样璀璨的星系。

为什么它们会聚集在一起?科学家认为是因为引力把它们束缚住了,这些星系互相吸引使得它们聚在这里不会逃跑。但在1933年的时候,加州理工大学的一位科学家,他叫弗里兹·茨威基,他告诉我们,你看到的这些星系只是这些星系团里边包含的物质很少的一部分。

抓不住的暗物质究竟是什么?它的存在有没有靠谱的说法?

在这样一个璀璨的星系世界背后,实际上隐藏着一个更大的黑暗世界。他是怎么发现这件事情的?他就测量了这个星系团里每一个星系的运动速度,他发现它们的运动速度太快了。什么叫太快了?我们在地球上,地球的引力束缚住我们,所以我们不会飞到太空中去。我们的地球有很多人造卫星,那地球的引力束缚了这些人造卫星,使得它们只能够在轨道上面转动,而不会飞到太空深处。但如果我们去踢这些卫星一脚,给它们一个很高的加速度,那么它就会脱离地球的束缚,飞到宇宙的深处。

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所以茨威基在1933年的时候,发现在我们的这个星系团中,每个星系的速度似乎都非常的大,即使你将这个星系团里边所有能够产生引力的物质,所有这些你可以看见的恒星加在一起,你这个引力还是不够束缚住它,所以星系团应该早就散掉了才对。那是什么使它们聚集在一起呢?茨威基猜想说这里边有很多你看不见的物质,他给它们起了个名字叫暗物质。

抓不住的暗物质究竟是什么?它的存在有没有靠谱的说法?

这些物质的量必须是可见物质的十倍才能够使得这个星系团里的星系束缚在一起。

那么1933年的时候,茨威基在美国是一个富有激情,给出了非常多有趣的科学想法,但是做出了更多荒谬预言的科学家,所以直到60年代之前,人们一直对他的预言将信将疑。但随着时间的推进,人们发现暗物质在宇宙的不同地方实际上都存在。当人们去看一个跟我们银河系一样的星系的时候,他们去测量这些星系里面的恒星是如何绕着星系中心转动的,他们就发现在星系的外围,他们猜想这些恒星的转动速度应该是像这条红线一样,但实际上他们测出来的星系的转动在星系的外围却非常的高,是由这条蓝线来描述的。

抓不住的暗物质究竟是什么?它的存在有没有靠谱的说法?

这些恒星也跑得太快了,在星系里面也必须有很多你看不见的物质去提供引力,才能够束缚住这些恒星。那么今天我们天文学家大概对暗物质的存在已经不太存疑,我们知道它占我们宇宙组分的83%。


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