暗物质到底是否存在，暗物质对宇宙有什么影响？

akmpswv

暗物质是宇宙中理论上存在的一种不可见物质，可能是宇宙物质的的主要组成部分，但并不是构成可见天体的任何一种目前已知的物质。

1922年，天文学家卡普坦最先提出“暗物质”可能存在的说法，但当时没有证据证明暗物质的存在。人们对暗物质的起源以及其他等等都是了解也不多。但是研究，不过暗物质仍是目前物理学和天体物理学一直无法解决的谜团。

暗物质有可能是宇宙物质的主要组成部分，科学家通过推算暗物质和暗能量占有宇宙总质量的大部分，它比宇宙中所有可以看到的星系，星团，恒星，各种行星加起来的总质量还要多。而我们想要探索宇宙，暗物质显然是必须面对的一个问题，接下来我们来谈论一下关于暗物质的事。

暗物质是怎么被发现的？

尽管到目前为止，科学家仍然没有关于暗物质的直接观测证据，但已经发现了大量的间接证据可以表明暗物质的存在。

一、星系自转曲线的矛盾

按照牛顿的经典力学来分析，在一个星系当中，更靠近质心的恒星，其运动的速度应该是大于外层的恒星的，因为越靠近中心，就越需要更大的速度来克服引力的吸引。

然而在1959年，美国的天文学家薇拉·鲁宾在观测螺旋星系M33时，发现了它的转动不遵循牛顿力学，理论上讲，星系的自转曲线应该符合下图中的虚线：距离中心天体的距离越远，平均轨道速度应该会按照质量的分布进行递减。

而实际观测到的数据则是图中的实线，这就说明：内层的恒星运动速度和外层的运动速度几乎是一致的。

这也意味着星系的实际质量或许远比我们看到的要多，于是她和她的同事推测：

星系的大部分质量或许存在于暗物质当中，并且暗物质存在的范围要远远大于星系最外层的可见部分。

二、对星系和星系团质量的观测

在天文方面，科学家通常会使用三种方法来计算得出星系的总质量。

一种是根据观测星系的运动，通过对引力的计算得出，其次是根据广义相对论中的引力透镜效应，根据光线的弯折程度推算出星系团的质量分布。最后是通过观测星系团放射出的X-射线来推测。

这里顺便解释一下引力透镜效应

由于大质量天体附近时空会发生扭曲，这样就使得光线经过这些大质量天体附近时会发生弯曲。观察者在合适的观测点就会观测到由于光线弯曲而形成的一个或多个像，这就被称之为引力透镜现象。

引力透镜现象是天体物理中最重要的一种研究工具，通过引力透镜效应的观测就可以间接推算出宇宙空间中暗物质的分布情况，所以在宇宙学暗物质发挥着巨大的作用。

然而无论是哪一种方法，所计算出的星系质量都要远大于可观测的物质总质量。也就是说，星系的质量不仅包括可见物质，还包括更大一部分的不可见物质，后来人们也把这种不可见的物质叫做暗物质。

三、宇宙微波背景

宇宙微波背景辐射（简称CMB）是宇宙早期发展所遗留下来的辐射，它能很好的解释宇宙的形成，而且是测量宇宙学的关键。

科学家通过对宇宙微波背景辐射的各向异性观测发现，也再次表明暗物质对宇宙的总能量贡献出了26.8%，同时还发现物质在本不应该的情况下进行了坍塌，而这正是由于暗物质大量聚集的结果，这也再次间接的印证了暗物质的存在。

以上的种种迹象，使得科学家必须假设暗物质的存在，才能够合理的解释：正是因为暗物质的存在为星系提供了额外的引力，尽管我们观测不到它，但是它确实存在。

暗物质有什么属性？

虽然科学家已经对暗物质进行了大量的观测和研究，却对它的内部结构没有全面的了解。人类对宇宙进行观测的方法无非就是电磁波，而电磁波检测不到暗物质，那也就是说暗物质并不参与电磁作用。最后科学家总结出了目前已知的几种属性：

1.暗物质有质量，因为他参加了引力的相互作用

1.暗物质基本不参与电磁的相互作用和强相互作用

3.暗物质的运动速度远远低于光速。

而关于暗物质的组成科学界也有多种说法。大致可以分为三种类型：

冷暗物质、热暗物质、温暗物质。需要注意这里的冷热并不代表粒子的温度上，而是指粒子的运动速度。

冷暗物质：在经典速度之下运动的粒子。

温暗物质：粒子运动速度已经足以产生相对论效应。

热暗物质：粒子速度接近光速运动。

冷暗物质

由于冷暗物质被讨论的最多，也更偏向主流的说法，这里就着重讲一下冷暗物质。

目前最主流的说法是“大质量弱相互作用粒子”（英文叫做Weakly Interacting Massive Particle，简称WIMP）这种粒子是人们没有探测到过的一种新粒子，属于冷暗物质的一种，粒子呈电中性，想要寻找这种粒子，目前只能通过使用粒子加速器和高灵敏度的探测器来寻找。

还有一种主流说法是大质量致密晕天体（MACHO，Massive Compact Halo Objects），比如黑洞、中子星以及白矮星或者不发光的星系等等。这时候我们可以设想一下，如果暗物质真的像黑洞或者中子星一样的天体，我们可能早就被充满宇宙的暗物质给吞噬掉了，所以这种说法我们也不需要在讨论了。

关于冷暗物质，我们知道它移动非常缓慢，并且不发生相互作用，所以暗物质存在于整个宇宙，甚至在地球上，从我们的身体当中穿过，我们也依然无法感觉到。

被暗物质包围的地球

暗物质的存在对宇宙有什么影响？

实际上暗物质的更直接的作用是体现在星系和星系团中的。正是因为暗物质和星系中可见物质的共同作用下，星系才能紧紧的聚集在一起，所以说星系的形成是离不开暗物质的帮助的。

在暗物质的理论下，很多无法理解的现象都成功的得到了解释。

关于暗物质如果想了解更多的知识，可以尝试在头条主页上方的搜索栏中输入暗物质进行搜索，就可以看到关于暗物质的百科啦。

结语

科学家通过长期以来的观测和推断，再加上种种现象似乎都在告诉我们：暗物质是存在的，而我们需要做的就是找出暗物质存在的直接证据。暗物质对星系的形成有着重要的帮助，正是因为在暗物质的引力作用下，星系得聚集到一起。

专注星球上的科学，了解更多天文知识，欢迎大家点赞评论！


原文地址：今日头条