家人们,今天咱来聊聊宇宙里一个超级神秘的话题 —— 暗物质。你们说,暗物质真的存在吗?最近啊,一台望远镜拍到的东西,可让科学家们都犯起了嘀咕。
咱先得知道,暗物质这概念,从提出到现在已经有好多年了。1933 年,有个叫兹威基的天体物理学家,他在研究后发座星系团的时候,发现了一件奇怪的事儿。他通过光谱红移去测量星系团里各个星系相对于星系团的运动速度,结果利用位力定理一计算,好家伙,星系团里星系的速度弥散度高得离谱。啥意思呢?就是按照咱们已知的,仅靠星系团里可见星系的质量产生的引力,根本没办法把这些星系束缚在星系团内。所以啊,他推测星系团里应该存在大量我们看不到的物质,而且这些物质的质量,起码得是可见星系的百倍以上。这可以说是最早暗示暗物质存在的一个重要发现了。
后来呢,又有一位女天文学家,叫薇拉 - 鲁宾。她在 1970 年研究仙女座大星云中星体旋转速度的时候,也发现了异常。按照牛顿万有引力定律,如果星系的质量主要集中在星系核区的可见星体上,那星系外围的星体速度应该随着距离增大而减小。但实际观测结果却让人傻眼了,在相当大的范围内,星系外围的星体速度居然是恒定的。这就意味着,星系里肯定有大量不可见物质,而且这些物质还不仅仅分布在星系核心区,它们的质量总和远远超过了那些会发光的星体。你看,这又是一个支持暗物质存在的有力证据。
除了这些,还有很多其他方面的观测也指向了暗物质的存在。比如说星系团观测,科学家们可以通过观测星系团里星系的运动,利用引力理论去计算质量分布;还能观测星系团产生的 X - 射线,通过星系团中炽热气体达到流体力学平衡后的温度,来推测质量分布;另外,引力透镜效应也能帮助我们了解星系团中物质的分布情况。这几种方法虽然角度不同,但都得出了差不多的结论,那就是星系团里物质的总质量,远远超出了其中可见物质的总质量。还有宇宙微波背景辐射的观测,通过对它各向异性的精细研究,科学家们推算出宇宙总能量的 26.8% 是由暗物质贡献的,而构成天体和星际气体的常规物质,只占 4.9% 。
这么多证据摆在这儿,看起来暗物质存在已经是板上钉钉的事儿了,对吧?可最近韦伯望远镜的新发现,又让这个事儿变得复杂起来。韦伯望远镜,那可是有史以来最强大的太空天文台,它能捕捉到太空中最远的光线,靠的是观测红外线,因为随着宇宙膨胀,古老的光被拉伸发生了 “红移”,红外线的传播波长比可见光长,所以能让我们看到更久远的宇宙景象。
天文学家们用韦伯望远镜花了 50 个小时,窥视到了宇宙深处,发现了一些超过 130 亿年前形成的第一批星系。本来这是个挺让人兴奋的事儿,可问题出在这些原始星系发射出的能量上。科学家们发现,这些星系向太空发射的能量,比他们预测的居然多了 10 倍。这就怪了呀,这些新生星系是怎么做到的呢?
科学家们开始猜测,这能量可能是年轻、活泼的恒星释放出来的,毕竟它们比我们的太阳更热,能向太空释放出丰富的能量;又或者,是超大质量黑洞产生的,这些黑洞质量巨大,通常位于星系中心,像我们银河系中心就有超大质量黑洞。但这么一推测,新的问题又冒出来了,这些超大质量黑洞是从哪儿来的呢?大多数黑洞是由爆炸的恒星形成的,可在宇宙历史这么早期的时候,这些黑洞怎么就能这么迅速地形成呢?目前,韦伯望远镜给我们带来的问题,远比答案要多得多。
你看,一边是之前大量观测积累下来的证据,都表明暗物质存在;另一边,新的观测又出现了一些难以解释的现象。那暗物质到底存不存在呢?我个人觉得啊,虽然现在有新的疑问,但之前那些关于暗物质存在的证据,可不是随随便便就能推翻的。也许是我们对暗物质的理解还不够深入,或者说,宇宙中还有一些我们没发现的物理规律在起作用。说不定,这些新发现的现象,正是我们打开理解暗物质大门的新钥匙呢。
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