2018年3月9日，天文学家们宣称发现一个奇特的星系，这个星系没有暗物质！
也许你会说，发现没有暗物质的星系有什么值得大惊小怪的？
这可是大事件，这事如果最终确定，堪比发现“”引力波“”和“”上帝粒子“”还要刺激。这是一个物理学家们做梦都没想到的意外发现。
因为暗物质用“不存在”证明了自己的存在！
此前，科学家们在研究其它星系和星系团中，都预言了暗物质的存在，如今竟然发现有一个反常的，没有暗物质。
这个不正常的现象恰好证明了之前发现的现象是正常的。这就像从小到大一直得到父母之爱的人，他是不会感觉到这个爱的存在的，有一天，当失去父母的爱时，他才会更加真切的体会到父母的爱的存在。
这个发现是包括双子座北天文台、W·M·凯克天文台、哈勃太空望远镜和世界上其他几个天文台联合在《自然》杂志上发表的。
发现没有暗物质的这个星系离我们6500万光年，属于“超稀疏星系”，编号为 NGC1052-DF2。
天文学家们在测量这个星系外围的恒星的运动速度时，发现它们正好是星系内部那些可见物质的引力提供的速度，根本不需要暗物质。
这个暗物质是个什么鬼？
在19世纪，物理学的天空中飘着的两朵“乌云”是关于“”光的运动性质”和关于“黑体辐射”的问题。
到了20世纪，这两朵“乌云”已经开出了两朵艳花，一朵是“相对论”，一朵是“量子力学”。它们给物理学带来了革命性的变革。
现在物理学家们认为，21世纪天空中还笼罩着两朵“乌云”，它们就是“暗物质”和“暗能量”。
对暗物质和暗能量的探究会不会最终又给物理学带来一场革命性的变革？
今天我们就先和大家聊聊这个暗物质。
2008年欧洲推出的“物理学长期发展规划”中将暗物质列为21世纪的六大科学难题之首。
中国科学院战略研究系列报告称：暗物质是不远的未来可能出现革命性突破的重大基本科学课题。
暗物质在物理学和探测宇宙秘密中是一个举足轻重的问题。
这个暗物质到底是何神圣？竟然有如此大的能耐？
我们知道，如今人类对世界的观察大到宇宙138亿年的历史，小到普朗克长度（1.6×10-33厘米）的粒子，可说是无孔不入无所不能。
我们借助各种波段的电磁波来观测世界。除了可见光波的各种望远镜，还有X射线、伽玛射线、红外线、紫外线、微波、无线电波……可说是穷尽了所有的波段去了解宇宙。
同一星系在不同波段（射电、红外、可见光、紫外及X射线）
物理学规律告诉我们，任何物体的温度都不低于绝对零度（-273摄氏度）；任何高于绝对零度的物体，一定会有电磁波（或是光波）辐射发出。这两点告诉我们，宇宙中的任何物质都会有电磁波辐射。
然而，有一些物质既不发射任何波段的电磁波，也不与这些电磁波发生作用。这些用任何波段电磁波都“看”不见而又暗藏在宇宙中的物质，我们明明知道它的存在，但又对它一无所知。
这种不发光又绝对透明，在任何环境下都无法看到却又有质量的物质，科学家称它为暗物质。
既然看不到，摸不着，为什么说明明感觉到它的存在？
因为这个“暗物质”有引力，并且它的这个引力比我们所有可见物质的引力多得多！
第一次提出了暗物质概念的人，是天文学家弗里茨·兹威基。
1937年，他在观测和研究一个叫“后发座星系团”时发现，这个星系团中的一些星系围绕着星系团旋转的速度比计算出的速度快得多得多。
这就奇怪了，星系旋转的速度是由星系团中所有可见物质提供的引力决定的。兹威基估算了这个星系团的所有可见物质的质量，然后再算出这些物质提供多少引力，可是，这些所有的引力都没法支撑星系如此快的旋转速度！
如此快的速度旋转，引力又没法支撑，星系为何没被甩出去呢？于是兹威基推测，星系团内部应该还有一些我们没有发现的物质，提供了多余的引力。
银河系图片
可惜，当时没几个人认真考虑他的观点。他的观察和他对“暗物质”的设想在很长的一段时间内无人问津。
过了差不多40年后，直到1976年，美国女天文学家维拉·鲁宾又发现了一个暗物质存在的证据，这次她把目标对准了星系中的恒星。
恒星围绕星系旋转，距离星系中心越远的恒星旋转的速度就越快，这是可以理解的，因为越往外的恒星，它里面的恒星就越多，能提供的引力就越大。
被暗物质包围的银河系示意图
离奇的是，鲁宾发现在最边缘的一些恒星旋转速度也是越往外越快。这些恒星离中心太远，几乎是没有受到星系的引力了，那支撑它们如此快的旋转速度是什么呢？
左图是弗里茨·兹威基，右图是维拉·鲁宾
至此，“暗物质”的概念才逐渐受到科学家们的重视。天文学家们对其他星系和星系团的观测计算，结果也发现同样的现象。
计算表明，恒星、星系、星系团想要维持那么高的速度旋转，可见物质提供的引力是不够的，暗物质不但要提供多余引力，而且必须提供很多很多引力才行 —— 暗物质的总质量，必须是已知物质总质量的6倍。
哈勃望远镜获取的暗物质分布图（图中的蓝色区域就是在哈勃望远镜的图像上叠加上的暗物质分布）
那么宇宙中的暗物质到底有多少呢？
依据2009年普朗克空间探测器的测量，目前普遍认为整个宇宙中，暗能量占68.3%，暗物质占26.8%，其他可见物质仅为4.9%。可见暗物质在整个宇宙中的份量有多大。
（a）普朗克测量前的比例；（b）普朗克测量后给出的最新比例
后来科学家们还通过其他的方式探测，如通过引力透镜、大尺度宇宙结构形状，以及微波背景辐射等研究中的“异常”现象表明，暗物质存在的证据越来越多了。
大尺度星系团结构图片
然而，从兹威基提出暗物质的存在至今已经过去80几年了，我们除了知道暗物质有引力外，其他的可说是一无所知……
通过宇宙大爆炸时氢和氦元素的比例（10：1）与宇宙微波背景辐射的观测结果对上号，说明宇宙大爆炸时参加反应的物质都在这里了，暗物质当时并没有参加核反应。
暗物质不可能是黑洞，也不会是中子星或是其他的星际尘埃。
宇宙大爆炸示意图
那么暗物质从哪里来，它又是什么？
为了得到答案，现在物理学家正在上天入地，去探测暗物质。他们把专门的卫星送上太空，在地底下挖了很深很深的坑，在实验室里用最高能级的粒子加速器搞碰撞，希望能找到一两个“暗物质粒子”。
可是，目前对于暗物质，除了它具有引力外，我们还是一无所知……
原文地址：今日头条 | 
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发表于 2019-12-16 21:20:39
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