直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们(men)会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们(men)通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个(gè)现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地(dì)看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过(guò)了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了(le)各相同性的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分(fēn)表示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提(tí)取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会(huì)支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的im医学上是什么意思一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的(de)动力！

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