Question

为什么说宇宙中藏有“暗物质”？

Answer 1

933年，瑞士天文学家兹维基就是这样估计星系团的质量的。他惊讶地发现，某些星系团根据发光物质“数”出来的质量远小于根据星系运动“称”出来的质量，两者竟相差10倍以上！这说明星系团内发光物质太少，大部分物质可能是不发光的！兹维基称其为“短缺质量”或“无踪质量”，意为一部分物质无影无踪不知上哪儿去了。

一开始并没有人重视兹维基的结果。过了将近40年后，类似的情况越来越多，天文学家开始明白，宇宙中可能存在不发光的物质。它们虽然不发光，但是有引力，所以能够感觉到它们的存在。天文学家把这种不能直接看见的物质统称为“暗物质”。

现在有越来越多的观测证据，例如星系团的形态、星系自转、引力透镜、星系团发出的X射线、宇宙微波背景辐射各向异性等都表明，宇宙中可能存在大量的暗物质。

暗物质的组成可能有两种：

一种就是普通物质，也就是所谓的重子物质，比如褐矮星、黑矮星、中子星、黑洞等发光微弱的天体。它们可以参与电磁相互作用，即可以发射光或吸收光。但是由于太小、太冷或太远而不能被目前的望远镜探测到。不过，根据理论研究可知，重子物质不可能占到这么高的比例。

所以绝大部分暗物质可能是另一种物质——非重子物质。非重子物质不参与电磁相互作用，不会发光，也不会吸收光。按运动快慢，它又分为热暗物质和冷暗物质。

但是，宇宙的大尺度结构表明热暗物质没有这么多，所以暗物质应该主要是冷暗物质。冷暗物质最有可能的候选者有渺中子、轴子、引力微子等。渺中子是超对称理论预言的粒子，它非常重，质量可以达到质子的1000倍。

不过在宇宙中的分布非常稀疏。轴子也是理论预言的粒子，其质量非常小，只有质子的一百万亿分之一，但是密度非常大。目前对暗物质粒子的探测还在进行中，尚没有确定的结果。