科学|暗物质真的只是猜测吗？几条重要的证据揭开“暗物质”的面纱
首先我们来说说什么是暗物质？以及暗物质的由来 。
在大爆炸之后的第一个1.5亿年前 ， 没有星系 ， 星星或行星 。宇宙毫无特色 。
随着时间的推移 ， 第一批星星形成了 。星星聚集到星系中 。星系开始聚集在一起 。这些星系团由星系和星系之间的所有物质组成 。大量的物质相互作用 ， 太阳系中的行星开始在太阳周围形成 。
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暗物质理论细丝包围的地球
瑞士天文学家Fritz Zwicky在20世纪30年代首次使用“暗物质”这个词 。他研究了所谓的弥散星系团 ， 具体来说 ， 它旋转的速度有多快 。集群就像旋转木马：它们的速度取决于集群中物体的重量和位置 ， 就像物体的重量和它们在旋转木马上的位置一样 。他测量的速度意味着这个星团的质量要比可见光提供的要多得多 。
在二十世纪七十年代 ， 美国天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）和她的同事通过研究星系旋转证实了这一结果 。他们还发现 ， 单个星系不仅仅是星团 ， 它们的质量比他们观察到的光线暗示的要多 。鲁宾和她的团队的工作有助于牢固树立暗物质的概念 。
在许多方面 ， 科学家们更多地了解暗物质是什么 。
暗物质可能是褐矮星 ， “失败”的恒星因为缺乏开始燃烧所需的质量而从未被点燃过 。暗物质可能是白矮星 ， 恒星死后的核心残余物 。或者暗物质可能是中子星或者黑洞 ， 它们是爆炸后的大星星的残余物 。
但是 ， 这些建议都存在问题 。科学家们有强有力的证据表明 ， 没有足够的棕矮星或白矮星来解释所有的暗物质 。黑洞和中子星也很少见 。
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模拟宇宙中的暗物质
暗物质可能不是我们所熟悉的事物 。弥补暗物质的问题可能会有所不同 。它可能充满了理论预测的粒子 ， 但科学家还没有观察到 。
由于科学家不能直接看到暗物质 ， 他们已经找到了其他的方法来进行调查 。我们可以用间接的方式来研究事物 ， 比如看影子 ， 猜测影子是什么 。科学家间接研究暗物质的一种方法是使用引力透镜 。
通过引力透镜的光线与通过光学透镜的光线类似：弯曲 。当远处的恒星发出的光线穿过星系或星系团时 ， 星系或星系团中存在的物质的引力使光线弯曲 。因此 ， 灯光看起来像是从其他地方而不是从其实际的起源而来 。弯曲的数量有助于科学家了解当前的暗物质 。许多NASA科学家使用哈勃太空望远镜观察引力透镜 。
除了这些间接的方式之外 ， NASA的科学家们认为他们有一种使用费米伽马射线空间望远镜检测暗物质的直接方法 。这个望远镜看伽马射线 ， 最高的能量形式的光 。当两个暗物质颗粒相互碰撞时 ， 它们可能会释放出伽马射线 。费米望远镜在理论上可以检测到这些碰撞 ， 这些碰撞将在天空中呈现为一阵伽马射线 。由于费米太空时间不长 ， 科学家还没有足够的数据来形成结论 。
这就是暗物质令人兴奋的原因：它仍然是科学的巨大奥秘之一 。
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引力透镜效果下的星系团
我们怎么知道暗物质不仅仅是表现怪异重力的普通物质？远处一大群星系背后的远处引力放大的微弱星系的新观察正在为这个问题揭开新的黑暗 。哈勃太空望远镜的图像表明 ， 在CL0024 + 17的中心周围可能存在一个巨大的暗环 ， 没有正常的物质对应物 。
上图中可见的是 ， 首先是许多壮观的星系 ， 它们是CL0024 + 17本身的一部分 ， 典型地呈现出棕褐色 。接下来 ， 仔细观察聚类中心 ， 会发现几个不寻常的和重复的星系形状 ， 通常是更蓝的 。这是几个遥远的星系的多个图像 ， 表明这个星团是一个强烈的引力透镜 。然而 ， 图像上许多遥远的幽蓝星系相对较弱的变形表明暗物质环的存在 。计算建模的暗物质环横跨大约500万光年 ， 并已被数字叠加到图像的弥漫蓝色 。
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