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什么是暗物质?什么是暗能量?它们对宇宙有怎样的影响?

类别:社会 发布时间:2024-05-28 11:45:00 来源:奇思妙想草叶君

1932年,荷兰天文学家奥尔特,在生成银河系恒星运动模型时,意识到了“隐匿质量”的存在

什么是暗物质?什么是暗能量?它们对宇宙有怎样的影响?

1933年,瑞士天文学家兹威基,在研究3.21亿光年外的后发座星系团时,发现外侧星系的公转速度,竟然超过了内侧星系,这个发现的反常程度,就好像海王星的公转速度超过水星一样,因此兹威基猜测,后发座星系团内一定存在“丢失的质量”,否则无法解释外侧星系运动速度的异常。1980年,美国天文学家鲁宾遇到了奥尔特一样的问题,她发现星系外侧恒星的公转速度,远超出了万有引力定律的预测,而且在运动速度异常的情况下,这些外侧恒星竟然还没有脱离星系,成为“流浪恒星”

什么是暗物质?什么是暗能量?它们对宇宙有怎样的影响?

鲁宾把她的这一发现,和远超奥尔特的观测数据,整理成论文发表后,暗物质开始在宇宙学中普及开来。科学界开始意识到,宇宙中除了可被观测的“重子物质”外,还存在若干倍于普通物质的“暗物质”,由于这些暗物质不与电磁力发生相互作用,所以天文学家无法在电磁波频段中寻找它们,只能通过引力来确定它们的分布和存在。

什么是暗物质?什么是暗能量?它们对宇宙有怎样的影响?

有趣的是,虽然暗物质普遍存在于宇宙中,但它们的分布却并不均匀,在哈勃望远镜发现的一个编号为NGC 4736的星系中,暗物质所占星系质量比例几乎为0。相较之下,之前所说的后发座星系团,其内90%都是暗物质1998年,高超红移超新星搜索队的数据表明,宇宙膨胀是一个加速过程,1999年,美国天文学家亚当.里斯进一步确定了,宇宙加速膨胀现象的真实性。

在以往的理论模型中,宇宙膨胀速度是会随着时间的推移而变慢的,甚至还有科学家认为,宇宙在遥远的未来会由膨胀转为坍缩。宇宙加速膨胀现象的发现,意味着宇宙中存在一种“未知的斥力”,它在大尺度上抵消甚至战胜了引力带来的坍塌,进而导致了宇宙的加速膨胀,科学界将“未知的斥力”命名为“暗能量”,和之前发现存在迹象,但未能直接发现的暗物质一样,暗能量也还处于寻找阶段。

什么是暗物质?什么是暗能量?它们对宇宙有怎样的影响?

2013年,欧航局普朗克卫星给出了宇宙质能分布图,其中暗能量占比68.3%,暗物质占比26.8%,普通物质占比4.9%以上的质能分布数据表明,人类目前看到的宇宙只是“全宇宙”的4.9%,剩下的绝大部分都是暗物质和暗能量,而人类科学家对它们几近一无所知。

什么是暗物质?什么是暗能量?它们对宇宙有怎样的影响?

截至目前,暗物质对宇宙的影响,似乎只存在于“隐匿质量”上,它们暂时可以被看作一个单纯的引力源。相比暗物质的“人畜无害”,占比68.3%的暗能量则要凶险的多,因为如果暗能量的占比没有错误,而且的确能加速宇宙膨胀的话,宇宙中普通物质的密度,就会因为宇宙加速膨胀而不断降低。

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而这一过程带来的结果,就是“大撕裂”根据大撕裂,“宇宙膨胀之力”会因为时间的推移,逐步开始影响下一级天体系统。大撕裂发生前6000万年,本星系群就会被撕开,银河系将独立存在。

什么是暗物质?什么是暗能量?它们对宇宙有怎样的影响?

大撕裂前3个月,太阳系将被撕开,地球将独立存在。大撕裂前30分钟,恒星和行星将被撕开。大撕裂瞬间,宇宙中所有的原子将被撕开。此后,宇宙不复存在。

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