什么是暗物质?它的本质什么?或许大多数人对暗物质的印象就是:看不见、摸不着、无法观测。那它究竟是什么?
抬头观察夜空,我们会发现即使是在天气很好的晚上,我们看见的发光的星星也远不如黑暗的空间占据的比例大,而且这种黑暗几乎无处不在。我们从前似乎从来没有想过,这些黑暗的事物是什么?
暗物质是什么?
最早提出“暗物质”这样类似观点的人,是根据星体系统的运动而间接推测出“看不见的物质”的天文学家卡普坦(Jacobus Kapteyn)。十年之后,另一位天文学家奥尔特(Jan Oort)开始了对这种物质的研究,但是并没有得出有效结论。
是什么进一步佐证了这类物质的存在呢?
在物理学家对后发座星系团使用光谱红移测量其各个星系的运动速度时,发现了这些星系之间存在的问题:星系速度弥散度远超过总的星系团中引力作用可以维持平的衡范围大小。
也就是说,单凭后发座星系团本身的质量所产生的引力作用,是不足以控制这些性的星系保持现在的运行规则的。那么是什么在帮助这个星系团维持星系平衡呢?
根据这个发现,天文学家认为星系团中有大量的暗物质。其能量既然能够维持整个星系团的平衡,那就说明其质量更是远超过星系团本身,甚至是百倍以上。
这算得上是一个颠覆天文学认知的概念,毕竟没有人可以证明一个看不见的物质是否真实存在,所以即便这个发现算得上一种新的宇宙现象,但是并没有受到普遍认同与重视。
但是在后续针对仙女座大星云的光谱研究中,真实的天体运动现象却将具有权威性质的万有引力定律打破了。这项研究发现,即便是位于星系外围的星体,其旋转运动速度并没有如定律中所说的那样持续减小,反而在相当大的范围内几乎相同,和中间的星体运动速度保持恒定状态。同时星体本身的质量和其光波的比例也证明,这个星系应该中也同样有大量暗物质的存在。
渐渐的,更多人愿意接受“暗物质”一说,并借用宇宙微波背景辐射和星系与星团之间存在的炽热气体温度分布规律等,来证明其存在的可能性。从提出到普遍接受这一过程,大约经历了60年左右的时间,可想其中科学家的纠结。
那么暗物质的作用就是为了稳定宇宙星体的各种运行规律吗?宇宙中为什么充满了这种“看不见”物质?为什么科学家都想要千方百计地“抓”到它?
稳定宇宙物质运动规律?
关于暗物质作用的比较典型的例子,就是很多大型星系之间的平衡关系。在很多星系团中,会存在一些运动速度已经超过星系团本身引力影响下的逃逸速度的星体物质,但是这个星体却依旧被困在这个星系团中,重点是,这样的星体很多时候并不是只有一个。
怎么理解这个例子呢?就像是人类发射宇宙飞船时,其速度就要超越地球的引力作用,才能摆脱地球对物质的控制,飞到天空、太空、甚至走出太阳系,这个就算是一种“逃逸速度”。
所以才有了第一宇宙速度(环绕地球卫星)、第二宇宙速度(环绕太阳卫星)和第三宇宙速度(漫游银河系)之说,找这样的发展推算下去,以后还会有第四宇宙速度甚至更高的速度。
所以,在这个理解基础之上,我们可以推算出这些运转速度已经超过逃逸速度的星体,应该早就已经被甩到星系团的外围,且要是这样的星体数量多的话,整个星系团都有可能会分崩离析,然而现实的情况却是这些星系团依旧存在并稳定运行着。
因此,牵制着这些星体不会逃出星系团的能量物质就被认为是暗物质,稳定着宇宙运行规律。这也是科学家们认为的暗物质在宇宙中的作用之一,也是其存在的强大证明之一。
太空望远镜,号称人类的“天眼”,长时间运行在地球的同步轨道上,全天候观察宇宙中设想地球的无线电频率的电磁信号和光,获取宇宙中大量天体的数据,帮助人类研究宇宙的起源。
近日,据NASA公布的最新消息,詹姆斯韦伯望远镜,将于2021年12月24日,在法属圭亚那库鲁的欧洲太空港的阿丽亚娜空间阿丽亚娜5号火箭上发射。
本次詹姆斯韦伯太空望远镜的发射,标志着哈勃望远镜将正式迎来退役,据悉,哈勃望远镜已多次推迟退役时间,按现计划将在轨道上继续工作至2021年。
最初定于2014年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜升空时间数度推迟,目前计划于2021年发射。那么詹姆斯韦伯望远镜的优势有什么呢?
揭秘什么是暗物质?
暗物质在宇宙中的存量实际上是非常大的,由于其不可见,为其蒙上了一层神秘的面纱。目前,科学家认为暗物质占人类已知的宇宙的27%,占可见物质的1/6(因为宇宙的边际,截止目前并没有找到)。
根据NASA的官方透露消息,新一代太空望远镜詹姆斯韦伯,可以用来测量宇宙中第一批星系的一些基本参数,并使我们能够了解它们的光度,质量分布等等。
暗物质作为不可见的物质,太空望远镜又是如何观测得到呢?据了解,詹姆斯韦伯太空望远镜对暗物质的观测,并不只可以直接观察得到暗物质的存在,而是通过测量,对其周围环境的影响。
詹姆斯韦伯通过观测周围环境的变化,可以推算出一些暗物质存在的关系,可以帮助人类更加清晰地了解宇宙。
科学家为了寻找暗物质,欧洲核子研究中心采用大型强子对撞机进行实验,可以有效地发现宇宙中的暗物质。而詹姆斯韦伯太空望远镜则是采用另外的一种模式,通过大量数据的计算,寻找暗物质的存在。
人类为什么要寻找暗物质呢?
暗物质作为一种不可见的存在,由于人类目前的探测器根本不能找到它们的存在,其对人类的威胁实际上是巨大的。
第一种威胁“天体靠近”,暗物质作为一种存在的天体,然而它却与行星、小行星完全不一样,看不见,如果突然靠近地球,人类根本没有机会预防,对地球将会是致命的伤害。
第二种威胁“外星生命”,由于在宇宙中的存在,但是人类是看不到的,是否可能是外星智慧生命,通过技术屏蔽了人类的观测,在宇宙中自由翱翔。
第三种威胁“暗物质能量”,暗物质作为宇宙中可能存在的天敌,占可见的天体的六分之一,由于其不可见,人类对其的了解未知,其在宇宙中的能量是巨大的,非常可能出现引力,对宇宙中的天体运行轨迹造成影响。
因此,科学家计划通过太空望远镜,获得各个万物之间的精确定位暗物质,韦伯将拍摄清晰的图像,科研人员通过观察,查看到天体周围潜在的不可见的质量。
太空望远镜的优势是什么?
很多人可能并不清楚,人类在地面建立了大量的大口径射电望远镜,比如巨型麦哲伦望远镜(GMT)、中国的FAST射电望远镜(中国天眼)等等,太空望远镜的优势是什么?
由于地球的包面裹着厚厚的一层大气层,宇宙中的大量的射线在经过大气层的时候,都将进行一次过滤,导致我们地球上所接收到射线都是被处理过的,比如X射线通过大气层的过滤,几乎没有了,红外线和紫外线也被大气层阻断了。
为了观测到宇宙中更加精确的数据,将望远镜放置在太空,是一件非常可靠的事情。因此各个航天大国,纷纷投入大量的精力,打造出一套专属的太空望远镜。
太空望远镜可以根据电磁波谱的主要频段来区分,自高频至低频可以分为伽玛射线区、X射线区、紫外线区、可见光区、红外线区、微波区和无线电区。而波长和频率相反,频率越高波长越短,太空望远镜的工作区间便是上述中的一个或多个频段。
总之,太空望远镜的存在,弥补了地面望远镜的不足,可以有效地帮助科学家寻找宇宙中的天体坐标,帮助人类熟悉宇宙。
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