暗物質受引力作用,那它們為什麼沒有坍縮成天體或黑洞?

一寸荒涼y


雖然這些物質非常的多,並且在看不到的世界中,微觀世界帶給了我們更為神秘的發現,無論是量子世界還是多元化世界,雖然這些都非常的神奇,雖然它們佔據了宇宙的大多數,但是我想告訴你們的是,所有的這一切加起來只佔了宇宙總質量的4.9%,而剩下的95.1%都是看不到的!

而這95.1%的東西就是神秘的暗物質和暗能量,暗物質佔據了宇宙的26.8%而剩下的則是暗能量。這也是為何宇宙正在加速膨脹的原因,因為暗能量超越了暗物質太多太多了。對比我們發現兩種物質能量代表的特性則不同,一個名為斥力,一個名為重力!

斥力可以將物質相互分開,並且越來越遠。而重力則是將物質凝聚到一起,雖然重力在形成的過程中出現了引力,但是重力是星系形成的根本!而暗物質恰恰的代表了重力。通過觀測銀河系和附近的十幾個星系,科學家確定暗物質蘊藏在星系中,並且它採用一種獨特的方式將星系凝聚。

後來通過超級計算機模擬後,科學家才知道原來這種力就是重力。暗物質是非常神秘的物質,它的質量非常的大,佔據了整個銀河系的90%,暗物質也非常的怪異,因為它不與任何粒子發生作用,唯獨引力。目前科學家還沒有解開引力的本質,所以也無法使用引力觀測暗物質。但是科學家認為暗物質和引力存在著間接關係!

通過我們對星系的碰撞觀測,科學家首次發現了暗物質。但是令他們奇怪的是,即使兩顆蘊含著暗物質的星系相互膨脹,這些質量大到難以想象的暗物質仍然不會發生碰撞。它們很神奇的穿了過去,既沒有發生爆炸也沒有發生融合。

暗物質由於本身不會和任何粒子發生作用。因此即便是引力都拿它沒有辦法。無論引力多麼的強大,它們是暗物質所創造的。因為暗物質代表了重力,而引力則是時空受到壓迫時所產生的一種力。因此暗物質即便受到了引力的作用,也不會發生任何反應。就跟它不存在一樣!

我是宇宙V空間,一個科普天文愛好者!本文由宇宙V空間原創,轉載請註明出處!如果你對這篇文章有疑問,請在下方評論和留言!

宇宙V空間


暗物質受引力作用,那它們為什麼沒有坍縮成天體或黑洞?這個問題確實有一些迷惑性,因為我們熟知的行星、恆星、星系、星系團,甚至是在宇宙的大尺度結構上都是在引力的主導下形成的。下面我們就先說下,普通物質是怎樣在引力的作用下凝聚在一起的。暗物質為何不聚集這個問題,就自然會有答案。

宇宙中性原子的形成

在我們生活中最常見的物質在微觀層面上都是由原子構成的,如果我們在深入到原子,就能發現一些質子、中子、電子這些亞原子粒子。在自然界中這些粒子並不會單獨存在,它們通過各種各樣的方式結合成了我們這個多樣性的世界。那原子一開始怎麼來的?

在宇宙的整個演化歷史中,有一個特別重要的時期,那就是中性原子形成的時候,在這之前,宇宙就已經充滿了氫、氦原子核、電子和熾熱稠密的輻射粒子,因為此時宇宙的輻射能量較高,原子核和電子還無法結合形成中性原子,宇宙也對光子不透明,這個時期就跟我們的太陽內部極其相似,但密度和溫度遠沒有那麼高。

但是宇宙自大爆炸後一直在膨脹,膨脹就代表著它會溫度降低,密度降低!等到了宇宙誕生大約38萬年的時候,宇宙中的第一批中性原子才得以形成,這是光子也自由了,不再受帶電粒子的碰撞,宇宙也發出了其歷史上的第一縷光,並且攜帶宇宙早期的物質密度、分佈等重要信息,穿越了138億年的歷史到達了我們地球,這就是微波背景輻射。

宇宙結構形成及其組成成分

剩下的事情就是宇宙的造物時期!這些中性原子中包含了大量的氫、少量的氦以及極其微量的鋰,這些元素就構成了宇宙萬物的初始材料,並在隨後的幾十億年中在引力的作用下形成了恆星、星系以及我們現在看到的大尺度絲狀結構。

那麼我們的宇宙就這麼單調嗎?都是由這些中性原子組成的?後來通過我們對星系旋轉曲線,宇宙微波背景溫度波動,宇宙早期輕元素丰度、重子聲波振盪、Ⅰa型超新星紅移數據的觀察,我們發現了一個驚人的事實,在宇宙中物質佔了總質能的32%(其中5%是由正常物質,由質子、中子、電子組成),其餘為暗能量。

我們知道正常的物質凝聚成了團塊,那麼這些暗物質呢?它們以怎樣的形式存在於宇宙中?為什麼沒有所謂的暗物質天體?

上圖為銀河系的暗物質暈,我們目前認為暗物質以十分彌散、蓬鬆的狀態處於星系的周圍,看起來就像厚厚的一層棉被包裹著星系,為星系提供足夠的引力,銀河系的直徑為10萬光年,那麼它的暗物質暈就足足由100萬光年。這是為什麼呢?

首先我們要知道在自然界中有四種基本力,大部分粒子都會與引力發生作用,而強力將夸克、膠子、質子、中子束縛在一起形成原子核,電磁力將原子核和電子,以及原子和原子結合在一起,而弱力控制著大質量粒子的衰變過程,因此正常物質能夠集合在一起形成物質團塊,絕非引力一個力的功勞。

上圖為子彈星團相互碰撞後的引力可視化圖像,紅色待變星團內正常物質氣體所產生的引力,藍色則代表暗物質!

從圖中可以看到正常物質相撞以後,會發生碰撞,交換動能產生相互作用,這就為原子直接結合、反應提供了機會。但暗物質呢?它們雖說會受引力的作用,但是它們不於任何物質,包括自身發生互動。沒有傳統意義上的碰撞,也不會交換能量,只是直接互相穿過。因此只能感受到引力的暗物質是不會形成任何的結構,只會以彌散的狀態存在,更不會形成所謂的黑洞。


量子科學論


題主提出了一個非常前沿的問題。我來說一下一般情況下,物理學家們對這個問題給出的答案吧。

雖然我們還不知道暗物質到底是個什麼東西,但我們可以確切的講,暗物質是沒有電磁作用的,是不受四種基本力中的電磁力的作用的。那麼,因為暗物質不受電磁力作用,所以暗物質只能聚集而無法塌縮,更無法形成天體或黑洞了。

為什麼?

因為能量守恆定律在起作用啊!

具體講,當物質(不管是什麼物質,也就是說這也包括暗物質)因為引力作用而相互聚集時,彼此之間就會有/形成勢能,當物質向心塌縮時,勢能轉化為熱能,熱能會阻止這些物質彼此靠近。或者說熱能形成的壓強會阻止物質彼此靠近,從而抵抗進一步的塌縮。

如果是一般物質,勢能轉變為的熱能會通過電磁輻射(熱輻射)的方式散發掉,於是物質就可以繼續塌縮,一直塌縮成天體或黑洞,但暗物質因為沒有電磁力作用,也就無法通過熱輻射散發熱量,或者說勢能沒地方去了,於是塌縮終止,也就無法形成天體或黑洞了。

物質塌縮形成天體或者黑洞,這個過程一定是丟失了勢能的,或者說勢能一定要有個地方去的,能量守恆,能量不滅,能量沒地方去的過程是不可能發生的。暗物質因為無法散失勢能轉變的熱量,所以熱量只能保留在暗物質團塊之中,並且按照熵增原理很快的達到熱平衡,或者叫做熱寂,就是暗物質本身的均勻分佈。當然了,暗物質的均勻分佈並不是真的很均勻的分佈,因為暗物質和普通物質之間還有相互之間的引力作用,普通物質是可以形成天體喝黑洞,是不均勻分佈的,這個不均勻分佈會通過引力影響暗物質。但因為暗物質的數量要比普通物質多,所以影響並不大。

一個普通物質形成的黑洞,也會吸引其周圍的暗物質,但周圍的暗物質並不會落到黑洞裡去,因為落到黑洞去時產生的勢能沒法逃逸,沒法像普通物質一樣以熱輻射的方式逃逸掉,按照能量守恆原理,這些勢能轉變為的熱能只能聚集起來,於是阻擋了暗物質繼續向黑洞靠攏,這樣一來,暗物質也就沒辦法被黑洞吸進去了。

或者簡單的說,因為暗物質沒有電磁力作用,聚集後的塌縮勢能無法釋放,於是,塌縮就被勢能本身帶來的壓強阻止/終止了。

好了,希望我說明白了。總而言之,勢能無法以熱輻射的方式逃逸掉,就是暗物質不能塌縮,更不能形成天體和黑洞的主要原因了。

當然了,人類對暗物質的瞭解還很淺薄,所以具體情況可能還有爭論,還有很多地方沒搞很明白。但暗物質沒有電磁力作用,能量必須守恆這樣的事情我們還是知道的,而且可以肯定是不會有錯的,由此而言,推論下去,我們也可以有把握的講暗物質是不可能形成天體和黑洞的。但因為現代理論物理學已經很複雜很抽象了,篇幅有限加上我個人學識有限,上面說的只是個大概,可能有掛一漏萬的地方,所以,僅供參考吧。拋磚引玉,歡迎斧正,謝謝閱讀,期待在交流中共同進步。


137億年前的氫二氧一


暗物質可能只是溫度低於30K的正常低溫物質。因為根據普朗克黑體輻射公式,當物體溫度低於30K時將幾乎不產生或反射可見光,也就是這類低溫物質成為了不可見的物質,但並非目前人類臆測的暗物質。它們仍然是正常物質。

根據所謂的宇宙背景輻射的各向同性分析,宇宙空間幾乎無處不存在平均溫度為2.7K的、產生背景輻射的低溫物質。由於其分佈較均勻且密度極小,總體上受到萬有引力接近於零(無限均勻介質中的萬有引力為0)。因此,它們就沒有坍縮成天體或黑洞的可能性了。

有興趣進一步瞭解相關情況的朋友,可參與本人以下文章的討論


彭曉韜


暗物質粒子,天體,黑洞的運動屬性,三者是什麼關係呢?許多人的理解都混一體了,天體就是太空,局部太空和無限太空,一個星系的大小太空和無限太空是二回事的問題。無限太空是宇宙的總稱是“無”的象徵性的“無質量”的論證體系(這個問題很深人們很難理解)*。而局部的星系所屬的運動屬性的太空是“有形”的後續物質的不同體系的有形太空。

暗物質粒子是前緣物質的來由論證,這個論證是一個設定的大自然存在物質的規律現性和螺旋運動屬性的原理相結合的推理反證法的理解論證*。暗物質必須是一箇中性的基本粒子的特性,完全甚至全釋所有粒子的運動屬性的吸引和釋放的條件的可能,才會有我們今天看到了的萬萬之物的可能。哪些高端人物說暗物質佔宇宙中的百分之八九十是錯了的,不要說佔比沒有意義。前緣粒子的多樣化我們只知其微,我無法用什麼文字來表達前緣粒子的來由,感化前緣的粒子用“絨”字來表達比西方的“弦理論”

更適合,“絨”有很多種也就是會感化了前緣粒子的意義很多種,暗物質粒子是其中的一種。光子的運動屬性裡面就有暗物質粒子的存在,物質的運動永遠存在著能量的產生就存在著暗粒子的“性”,哪些測試暗物質粒子的科學家,你們辛苦了,你們永遠測試不了暗粒子的光感,實在很小,對於理解可以穿透地球或任何東西,但實質上是不可能的,因為未有穿越的過程昔被吸收為原子分子體中。也就是說要在一個所屬的星系內要測試暗物質粒子的現象是根本不可能的,要不越過星系的所屬在太空中的絕對境空中去尋找,找到了意義又何在呢?人類是用之於物質中的能量的轉換和能量的衡定與衡值過程的意義,在這我嗚呼科學家們不要從無意義之探,難、費而無果、何苦乎。

黑洞,是後續物質的條件下的螺旋運動屬性的表達意義,黑洞的形成條件表達了黑洞的運動能量後果的很多複雜的因素,可以說各個星系的不同效果就是前因的不同黑洞的運動條件的屬性不同而造就的。……

因而上面所說的三者的簡單說明,不可以混為一談的時空和範圍各位所別。謝謝你的理解。


適物



hebin018622


暗物質瀰漫整個宇宙空間,形成空間張力推動宇宙膨脹。分佈為:原子核內部和黑洞內部密度為零,星系中心周圍存在低密度空間帶。暗物質對質點的斥力表現為萬有引力,方向由暗物質的高密度空間點指向低密度空間點。只存在暗物質壓縮質量,不存在暗物質被壓縮。

暗物質難以發現的原因:一是密度越低的地方越發揮力學作用,二是連測量儀器的分子原子的構成都是由暗物質參與的。


王歡充


所有物質並不是人都能瞭如指掌的,就如空氣裡穿行的暗物質,我們人人都知到嗎?那是什麼原因會產生的音物質,這些暗物質在空氣裡來回穿過,同時也穿過我們的皮膚和身體,我們都沒有一絲的感覺,這些物質對地球上的生物都是有誼的物質,地球上缺少一相物質都不可能有生物的誕生,暗物質是在地球的周圍地球就是個很好的天體地球就是在宇宙中,地球的絲場還小還不足以把其它物質吸引主成黑洞的效應,那黑洞的行成是暗物質夠成的嗎,有這方面的資料和考正嗎?


咔優洛克


尋找暗物質的是毫無意義,我認為不輻射光的,就是暗物質,光能就是光能量,電能就是暗能量。比如太陽系,所有行星都是向太陽旋轉,它就是暗能量的作用,

旋轉是一種向心力,也屬於歸心力。地球受暗能量的作用下,它會慢慢靠近太陽,最後還是掉入太陽,又轉化為光能,地球20億年前,是4百多日為一年,現在是365天,證明地球靠近太陽,起碼有1千萬公里。

我們可以總結,任何一個旋轉體,都是有歸心力,不論是銀河系,它們總有一日會取會在一起。


紹明6481


因為暗物質只是時空動態運動的流體罷了!這就好比大海中的洋流,大氣層當中的大氣環流!只有形成漩渦才會出現你所說的黑洞!由暗物質形成的黑洞比大質量恆星坍塌形成的有意思多了!它才是真正意義上質能轉換的工廠!


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