暗物质本质是什么?
宇宙中存在不发光的物质本身并没有什么了不起。人们早就知道宇宙中包含大量的不发光的气体,这些气体四分之三是氢元素,四分之一是氦元素,都是宇宙大爆炸初期合成的。由于自身的引力作用,气体会慢慢聚集在一起形成气体云,并进一步密集,最终塌缩。当气体云中心的密度超过热核反应的临界密度,恒星就被点亮了。
但恒星远没有用尽宇宙中的氢氦元素,星系中可能存在大量这样的气体,不少人猜测也许它们的质量足以束缚星系外围的恒星,使得它们老老实实地带在星系中不逃离出去。
然而在七十年代,星系团的观测有了新的进展。人们观测到了星系团中的气体。这些气体的温度非常高,达到了107度,这使得它们可以发出X-ray辐射。通过X-ray卫星观测,人们就可以估计星系团中气体的质量,而这一质量惊人地达到了恒星质量的5倍。但这些新发现的气体却并不能为消失的质量负全责。
事实上,热气体的发现反而加剧了质量缺失问题,因为这些气体温度太高了,如果没有强大的引力势阱束缚,这些气体就会在很短的时间里从星系团中逃逸殆尽。而束缚这些气体所需要的物质量,又是这些热气体气体质量的10倍左右。
星系团热气体的发现促使科学家们严肃考虑非重子的暗物质粒子。也就是说,这些看不见的物质也许并不是原子、分子这些构成我们世界的普通物质,而是另一种不在标准模型中的基本粒子。这种暗物质不发出电磁波,也不和可见物质进行相互作用。但天文学家仍然可以通过暗物质的引力效应观测到它。利用广义相对论预言的引力透镜效应,人们甚至可以绘制暗物质在宇宙中的分布。来源:新浪科技
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