第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各(gè)个(gè)星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人(rén)感到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也行在姓氏中读什么音，行在姓氏中读什么拼音许(xǔ)该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作用则(zé)是不同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对于在星系(xì)团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会(huì)导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在(zài)中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其(qí)实(shí)这(zhè)些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的(de)大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的(de)温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二值(zhí)图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同(tóng)的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没(méi)有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可(kě)以用来解释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度(dù)周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实验室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测(cè)的(de)结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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