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揭秘宇宙“真正的主宰”:暗物质

据国外媒体报道,许多科学专家认为,宇宙不仅仅是…

据国外媒体报道,许多科学专家认为,宇宙不仅仅是由数十亿个星系构成,同时还存在大量叫做暗物质的无形物质。这种奇特物质被认为是一种新类型亚原子微粒,它不会通过电磁进行交互作用,也不会产生较强或者较弱的核力。同时,暗物质质量被认为是宇宙普遍存在原子质量的5倍。

然而,事实上暗物质的存在还未被完全证实。暗物质仍是一个假说,尽管它是一个支持率较高的概念。任何科学理论都必须进行预测,如果它是正确的,那么你所做的测量应当与预测相一致,暗物质也是一样的。但是迄今为止,在低质量星系中心暗物质分布的详细状况的测量与之前的预测并不相符。

揭秘宇宙“真正的主宰”:暗物质

暗物质

近期,一项研究计算改变了这一点,该计算模型有助于解决“塔利·费舍尔关系”难题,它将星系中可见或者普通物质与它的旋转速度进行对比,在非常简化的条件下,科学家发现一个螺旋星系质量越大(越明亮),旋转速度就更快。

但是如果暗物质存在,一个星系“质量大小”不仅由其可见物质而定,而且还受到它所包含的暗物质的影响。如果作为较大部分的暗物质出现缺失,“塔利·费舍尔关系”则不应当成立。迄今为止,很难想像任何方法能协调这种关系和现有暗物质理论。

暗物质起源

暗物质可能存在的第一个暗示性发现可追溯至1932年,荷兰天文学家简·奥尔特(JanOort)测量了银河系内恒星的轨道开放模式,并发现它们运行速度太快,无法通过观测银河系质量进行解释。

然而近半个世纪之后天文学家才开始认真搜寻暗物质,上世纪70年代,天文学家维拉·鲁宾(Vera Rubin)和仪器制造商肯特·福特(KentFord)依据恒星与星系中心的距离,测量了附近星系的自转速率,他们将测量结果与标准引力理论进行了对比分析。

恒星以接近圆形路径环绕主星系运行,而引力是保持恒星处于轨道位置的作用力。牛顿第二定律预测该作用力使这颗恒星在圆形轨迹中移动,F(圆形轨道作用力)应当等于恒星的引力作用,如果没有F(引力作用力),恒星将偏离进入太空轨道,或者进入银河系中心。对于记得高中物理知识的人们来看,F(圆形轨道作用力)是一种惯性的表述,仅是牛顿第二定律F= ma,F(引力作用力)是牛顿万有引力定律。

在接近银河系中心的位置,鲁宾和福特发现F(圆形轨道作用力)大致上与F(引力作用力)相等,但远离银河系中心的区域,F =ma的匹配性不是很好,虽然星系之间详细状况有所差异,但是它们的观测结果基本上一致。

像这样明显的差异性需要进行解释,接近星系中心的区域,罗宾和福特的测量数据意味着该理论有效,而较大轨道距离的差异性意味着现有理论无法解释一些现象。他们的观测结果表明,要么我们不理解惯性如何运行(例如:F(圆形轨道作用力)),或者我们不理解引力是如何工作的(例如:F(引力作用力))。第三种可能性是牛顿第二定律等式是错误的,意味着还有其它的作用力或者影响并未计算在内,这是唯一的可能性。

解释差异性

自40年前鲁宾和福特开始搜寻暗物质以来,目前科学家已测试了许多理论,用于解释他们发现的星系自转差异。物理学家莫德采·米尔格诺姆(MordehaiMilgrom)提议了一项惯性修改,叫做“改良后牛顿力学”。在其最初阶段中,它假设在非常低的加速度下运行,牛顿第二定律F = ma无效。

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作者: prolicn

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