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暗物质的发现历史
2013-04-07 中国教育网

  在宇宙学中,暗物质是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质。暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。

  暗物质在宇宙中所占的份额远远超过人类可以看到的物质。宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量,暗物质占宇宙25%,暗能量占70%,我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。

  暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性,对结构形成也非常关键。暗物质很有可能是一种(或几种)粒子物理标准模型以外的新粒子。对暗物质和暗能量的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题。

  星系自转曲线

  最早提出证据并推断暗物质存在的是20世纪30年代荷兰科学家Jan Oort与美国加州理工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基等人。

  弗里茨·兹威基观测螺旋星系旋转速度时,发现星系外侧的旋转速度较牛顿重力预期的快,故推测必有数量庞大的质能拉住星系外侧组成,以使其不致因过大的离心力而脱离星系。

  星系与星系团观测

  2006年,美国天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E 0657-558进行观测,无意间观测到星系碰撞的过程,星系团碰撞威力之猛,使得暗物质与正常物质分开,因此发现了暗物质存在的直接证据。

  虽然暗物质在宇宙中大量存在是一个普遍的看法,但是科学家们发现螺旋星系NGC 4736的旋转能完全依靠可见物质的引力来解释,也就是说这个星系没有暗物质或者暗物质很少。

  宇宙微波背景辐射

  宇宙微波背景辐射(cosmic microwave background radiation,简称CMB)最初发现于1964年。对于背景辐射的进一步观测也支持这个理论,并给予了更多架构理论模型的条件。这些观测中最著名的当属宇宙背景探测者(COBE)。COBE观测到2.726 K的辐射温度,以及在1992年第一次观测到约十万分之一的温度起伏(各向异性)。

  在20世纪90年代,第一峰值的量测上不断提高敏感度。毫米波段气球观天计划提出的报告指出,最大的谱密度波动发生在尺度约为一度角时,这些观测足以排除宇宙弦作为宇宙结构形成的主因,而趋向于接受暴涨理论。

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