整个宇宙物质结构中 , 各太空物质的比重在不断变化 , 其中包括了原子、各星系、恒星的普通物质只占到宇宙总质量的4.9% 。 另外两类成分中 , 暗能量作为现阶段宇宙论中宇宙物质的主体 , 占比达到了68.5% 。 暗能量是宇宙不断膨胀 , 质量不断增加的驱动者 , 它主导了宇宙的不断运动 。
暗物质占比为31.5% , 这种尚未被确认的神秘物质和基本物质、暗能量一起广泛均匀地分布在约3亿光年长的空间中 , 虽然在宇宙总质量(能量)中不到三分之一 , 却占据了宇宙中84.5%的总物质量 。 直到今天也并没有被明确地探测到 , 因此它也是现代天体研究和宇宙物质研究的一块荒漠 。
而剩余的在宇宙质量中占比不到5%的普通物质 , 却成为了科学家研究神秘光源的起点 。
普通物质中包括了我们能探测到的恒星和星系 , 我们从星系中看见的光正是恒星发出的 , 比如太阳系中的太阳 , 它们以四种物质形态存在于宇宙中 , 分别是固态、气体、液体和等离子体 。
明物质与暗物质明物质与暗物质在宇宙论中又是怎样的关系呢?首先可以肯定的是 , 新视野号传回的太空奇景已经让科学家将重心放在了明物质与暗物质的研究上 , 尤其是对于暗物质的重新审视和探索 。
简单地说 , 明物质就是经过科学观测和理论推导后我们能观察到的物质 , 而暗物质就是不能观察推导和利用的物质 , 它们本身是相对的概念 。 在当下的宇宙论中 , 明暗物质在宇宙中广泛存在 , 而区分物质是否为暗物质则需要通过对其能量强度的观测 。
如果物质作用于环境时的光子信息能量强度比较大 , 灵敏度达到了人们观察利用的范围 , 那么我们可以认定这种物质为明物质 。 反之 , 如果它与环境作用的光子信息能量很小 , 没有达到人类可观测的范围 , 那么就是暗物质 。
换句话说 , 如果环境中没有光子原子这样的物质基本单位 , 光子原子也没有运动 , 物质便不能与环境作用光子信息 , 这样的物质不会被我们检测到 , 所以它是不会存在的 , 我们就可以认定这是暗物质 。
但是 , 自然界的暗物质是不存在的 , 在宇宙中却有着大量的分布 。 我们可以对暗物质下一个定义:暗物质自身是相对于明物质而存在的 。 它的光子信息没有与周围环境相互作用 , 因此自身光子总量和运动量都没变化 , 时间空间对他来说并无意义 。
问题的关键在于 , 宇宙中的时间是永恒的 , 对于暗物质来讲 , 在宇宙中的释放的光子信息能量会更强烈 。 因此科学家猜测:新视野号探测到的神秘光线就是大量的暗物质 。
宇宙奇观是否与暗物质有关?将64亿公里外的神奇景象视为暗物质的作用 , 显然对于当下科学界对于宇宙物质的认知有了冲突 。
首先我们要对宇宙中的暗物质有个基本的认知 。 这是一种科学家引入的概念 , 并非是根据现有的物理数学定律推导出的理论 , 严格意义上说是为了证明科学家在宇宙中观测到的某些现象的合理性而存在的 。
作为一种神秘的太空物质 , 它在电磁波谱中不会显现 , 只会通过引力的相互作用显示出来 , 因此 , 占比达到宇宙总质量约三分之一的这一物质形式 , 至今仍未被科学家找到 。
距离地球64亿公里外宇宙亮度大幅度超出科学家预估 , 一方面说明太阳系外仍然存在着大量的气体云分子 , 这些气体云分子能反射太阳光 , 使得宇宙中亮度提高 。 另一方面便是和科学家现有研究理论相冲突的部分:暗物质作为宇宙的重要组成部分 , 在64亿公里外的太空空间(奥尔特云)里 , 占比居然达到了85%以上!
科学家通过对暗能量和普通物质的观测对比后发现 , 暗能量在这片星云中比重骤降 , 奥尔特云中的暗物质不仅是宇宙亮度提升的关键 , 也成为了绝对质量的组成部分 。 这样惊人的比重直接颠覆了科学家对于宇宙物质组成的认知 , 暗物质对于宇宙奇观的塑造迫使科学家不得不重新划分宇宙中三大物质(暗能量、暗物质、普通物质)的成分占比 。
暗物质假说对于暗物质的研究起源于上世纪30年代 , 在进行星系中心不同半径处物质旋转速度的研究过程中 , 科学家发现物质围绕中心旋转的速度都差不多 , 即使它们距离中心距离不同 。
星系外围的旋转速度对比模型来讲要快很多 , 测量出来的星系旋转曲线大多平直 。 随后科学家们进一步观测证实 , 这种现象在宇宙星系中普遍存在 。 但观测到的星系可见物质质量远不足以提供维持星系平直型旋转曲线的引力 , 那么星系中就必然存在某种未知不可见的东西 。
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