宇宙中有暗物质吗?怎么证明?

宇宙中有暗物质吗?怎么证明?
宇宙中有暗物质吗?怎么证明?

宇宙中有暗物质吗?怎么证明?
1915年,爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少.他认为,宇宙是有限封闭的.如果是这样,宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5×10的负30次方克.但是,迄今可观测到的宇宙的密度,却比这个值小100倍.也就是说,宇宙中的大多数物质“失踪”了,科学家将这种“失踪”的物质叫“暗物质”.　　一些星体演化到一定阶段,温度降得很低,已经不能再输出任何可以观测的电磁信号,不可能被直接观测到,这样的星体就会表现为暗物质.这类暗物质可以称为重子物质的暗物质.　　还有另一类暗物质,它的构成成分是一些带中性的有静止质量的稳定粒子.这类粒子组成的星体或星际物质,不会放出或吸收电磁信号.这类暗物质可以称为非重子物质的暗物质.　　Abell 2390星系团(上半图)和暗物质星系团(下半图),距离我们约有20亿光年远.上图右半方的影像,是哈勃太空望远镜所拍摄的假色照片,而相对应的左半方影像,是由钱卓拉X射线观测站所拍摄的X射线影像.虽然哈勃望远镜的影像中,可以看到数量众多的星系,但在X射线影像里,这些星系的踪影却无处可寻,只见到一团温度有数百万度,而且会辐射出X射线的炽热星系团云气.除了表面上的差异外,这些观测其实还含有更重大的谜团呢.因为右方影像中星系的总质量加上左方云气的质量,它们所产生的重力,并不足以让这团炽热云气乖乖地留在星系团之内.事实上再怎么细算,这些质量只有“必要质量”的百分之十三而已!在右方哈伯望远镜的深场影像里,重力透镜效应影像也指出造成这些幻像所需要的质量,大于哈勃望远镜和钱卓拉观测站所直接看到的.天文学家认为,星系团内大部分的物质,是连这些灵敏的太空望远镜也看不到的“ 暗物质”.　　1930年初,瑞士天文学家兹威基发表了一个惊人结果：在星系团中,看得见的星系只占总质量的1/300以下,而99%以上的质量是看不见的.不过,兹威基的结果许多人并不相信.直到1978年才出现第一个令人信服的证据,这就是测量物体围绕星系转动的速度.我们知道,根据人造卫星运行的速度和高度,就可以测出地球的总质量.根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离,就可以测出太阳的总质量.同理,根据物体（星体或气团）围绕星系运行的速度和该物体距星系中心的距离,就可以估算出星系范围内的总质量.这样计算的结果发现,星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和.结论似乎只能是：星系里必有看不见的暗物质.那么,暗物质有多少呢?根据推算,暗物质占宇宙物质总量的20—30%才合适.　　天文学的观测表明,宇宙中有大量的暗物质,特别是存在大量的非重子物质的暗物质.据天文学观测估计,宇宙的总质量中,重子物质约占2%,也就是说,宇宙中可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%,98%的物质还没有被直接观测到.在宇宙中非重子物质的暗物质当中,冷暗物质约占70%,热暗物质约占30%.

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现在发现宇宙质量远大于可见物质的质量，那些超出的质量被认为是暗物质与暗能量

暗物质的总质量是普通物质的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜，但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话，那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过，最近对星系以及亚星系结构的分析显示，这一假设和观测结果之间存在着差异，这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这...

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暗物质的总质量是普通物质的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜，但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话，那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过，最近对星系以及亚星系结构的分析显示，这一假设和观测结果之间存在着差异，这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型，为暗物质本性的研究带来新的曙光。

收起

天文学家通过观察星系的运转轨道变化和光线的变向认为宇宙中存在暗物质。