我们好像被耍了，宇宙把它藏了起来！暗物质是何方神圣？

我们寻寻觅觅，它却不见踪迹…..

在太空中，大部分物质是肉眼不可见的，但可探测出它们对大型天体结构的影响。

该合成图中显示了暗物质、星系以及热气体在合并星系团艾贝尔520中心区域的分布状况，此星系团产生于一场大质量星系团间的猛烈碰撞。图像中间，蓝、绿光芒混合之处可见大部分热气体周围存在暗物团块，而此处星系寥寥无几。[1-2]

暗物质为何方神圣？

天文学家估计，宇宙中大约85%的物质属于暗物质，剩下的15%为普通物质。若把加速宇宙膨胀的暗能量计算在内，经核子研究组织预估，暗物质则占据宇宙总质能的27%左右。

（据多次科研探究，目前普遍认为宇宙由物质和能量构成，宇宙构成中大约70%是暗能量，其余为普通物质和暗物质。）

对于宇宙总物质质量多少、宇宙总物质质量与普通物质（又称重子物质）质量间的比值关系，天文学家有不同的测量方法。最简单的是对比两种不同的测量结果。

第一种是测量大型天体结构所释放光的总量，比如星系，以此可推断该天体结构质量。

第二种则是根据维持大型天体结构稳定所需的引力来推断其质量。天文学家将它们运用于整个宇宙中星系或星系团质量测量，综合多次测量对比，均发现，普通发光物质的质量产生的引力不足以束缚这些发光物质。这无疑表明，当中存在不发光的物质，我们称之为暗物质。

（根据引力特性，简单来说物体间都有相互吸引力，引力的大小与物体质量成正比，即质量越大引力越大；天体运行的速度与轨道半径的平方根成反比，即半径越大速度越小。然而实际的观测对比结果显示，外围天体的运行速度未减小反倒比预期的大，而所在星系的质量产生的引力又不足以束缚它们，理论上也就意味着仍有其他看不见的物质在施加引力。）

而对于不同的星系，暗物质与普通物质的比例也不尽相同。有的星系几乎不含暗物质，而有些几乎没有普通物质。但多次平均测量结果显示，宇宙中大约85%的物质既不发光，也不与光相互作用。

众里寻它千百度，踏破铁鞋无觅处？

尽管如此，天文学家仍有很多办法证实暗物质的存在。举个例子，大质量的天体结构能扭曲周围的时空，譬如星系团，当光行经此处时会受其影响发生偏折，在另一端聚焦成像，这种现象叫做引力透镜效应。通过该效应推测到的天体质量与我们直接看到发光天体的质量进行比较，发现实际产生引力的总物质质量远远多于会发光物质的量，结果再次表明，“遗失”的质量定潜伏在某处。

宇宙学家乔尔· 普里马克（Joel Primack） 曾在一次演讲中提到，暗物质能汇聚普通物质以使星系不断增长。在计算机模拟技术协助下，可以模拟观测大型天体结构的演变。数十亿年前，我们的宇宙比如今要小得多，在此期间恒星和星系不断演化，倘若仅仅依靠普通可见物质的作用，不足以形成如今我们所看到的星系。

宇宙学家还尝试从宇宙诞生初期进行计算，最初的十几分钟里，宇宙产生第一批质子和中子，根据核物理知识可以估算那个时期氢和氦的产量。这些计算结果能精确预估目前宇宙中氢和氦的比例。天体物理学家内德·赖特（Ned Wright）表示，他们还能预测宇宙中重子物质的数量上限，据此所推测的数据与现今星系和星系团的实际观测结果相符。

慕然回首，心心念念的暗物质真的存在嘛？

抑或是，在牛顿定律与爱因斯坦广义相对论下，对暗物质存在的猜想可能有误咧。或许引力理论仍不够完善，天文学家尝试不引入暗物质概念，仅对引力理论进行微调修正，调整后的引力理论虽然在个别情况中可以解释此前基于暗物质存在猜想下的观测结果，比如星系中恒星的运动，但调整后的引力理论仍无法很好地解释宇宙中所有观测现象。[3]

所有观测数据倾向于暗物质是某种未知的粒子，它既不与光也不与普通物质相互作用，仅能间接地靠引力来推测其存在。天文学家认为，数万亿颗暗物质粒子正时刻穿透着我们，只是我们感知不到罢了。

探索的旅途是充满未知的，期待科学家们有朝一日能掀开宇宙构成的神秘面纱。

相关知识

宇宙是由时间、空间、能量和物质（包括行星、恒星以及其他物质形式）组成的统一体。而宇宙是如何诞生发展的，目前普遍为人接受的观点是大爆炸理论。根据该理论，时空始于大约138亿年前的大爆炸，此后宇宙不断膨胀。因此，整个宇宙的边界是未知的，但能探测出可观测宇宙的直径，几乎长达930亿光年。

星系（galaxy）是由恒星、恒星残骸、星际气体、尘埃及暗物质在引力作用下汇聚而成的天体系统。Galaxy源于希腊文“galaxias (γαλαξίας)”，“牛奶”之意，包含太阳系在内的银河系（the Milky Way galaxy ）也得名于此。

古希腊人仰望夜空中银光闪闪的长河时，想象着定是有位天神把牛奶往某个方向泼洒，沾在天边的牛奶便成了银河。改编自《宇宙简史（图解版）》

星系规模大小不一，从数千万颗恒星的矮星系，乃至规模大到上百万亿颗恒星的超巨型星系都有，平均每个星系大约存在1亿多颗恒星，各自均环绕着其星系质量中心运行。在典型的星系中，暗物质占据其绝大部分物质质量，而恒星与星云这些肉眼可见的天体质量占比极小。此外，绝大多数星系核心处也许存在着超大质量黑洞。

BY: Paul Sutter

FY: YMD裔凡

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来源: 天文在线