暗物质——宇宙撞击后产生的新证据

2006-09-18 20:35 阅读(?)评论(0)

一次星际间的碰撞,为天文学家提供了伟大的成果:有关不可见物质存在的证据第一次直接显现出来,理论学家认为这些不可见物质将星系结合在一起,并且它们几乎充斥于整个宇宙中。

a7619_1531.jpg

CRASH COURSE. This composite image from several observatories and telescopes shows where two clusters of galaxies collided 100 million years ago. The ordinary matter, shown in pink, from the two galaxies collided, whereas the dark matter from each galaxy, shown in purple, passed straight through.
Markevitch, et al., Clowe, et al., Magellan, Univ. of Arizona, CXC, CfA, STScI, ESO WFI, NASA

在大约70年的时间里,宇宙学家经过观察同意地球-太阳系统中的重力理论,但这个理论在更大的范围内便不适用。举个例子:如果重力理论能够适用于整个宇宙,那么在银河系以外的星体其公转速度本应该慢于那些离中心较近的星体,但事实并非如此。

科学家就这种差异提出了两种相互竞争性解释。第一种解释将不可见物质称为暗物质,它占据宇宙总所有物质及引力的90%。虽然科学家们还不知道暗物质的组成,但是他们认为暗物质使每个星系保持完整。第二种解释认为根本不存在什么暗物质,传统的引力模型只不过需要简单的修改而已。

为了研究暗物质,亚利桑那大学的教授道格拉斯·克洛教授和他的同事们运用数个望远镜及天文台来观测一次爆发于一亿年前的、两个星系间的极不寻常的能量碰撞。

正常情况下,在星系穿越宇宙的过程中,引力将暗物质和普通物质紧密结合在一起,因此不可见物质很难被区分出来。而在星际间合并的过程中,一个星系中的热气体会撞入到另一个星系的热气体中,并且这两个星系会在类似于风阻作用的力量的驱使下减慢速度。而从理论上讲,一个星系中的暗物质也会进入到另一个星系的暗物质中去。

“暗物质颗粒并没有受到使气云减速的拖拽作用影响,它们并没有经历相同过程”,克洛说到。

他的研究团队使用一种被称为引力透镜的设备来定位撞击后星系中的主要物质。如果暗物质不存在,那么所有的物质将会和气体结合在一起。然而,科学家们发现大多数物质成块状聚合在一起,显然它们飞速穿越过热气。

只有承认暗物质存在的重力理论才能解释这种分离现象,克洛的团队在近期的《天体物理学期刊》上发表了自己的看法。

“这是证明暗物质存在的简单而又直接的办法”,马萨诸塞州坎布里奇天体物理研究中心的马克西姆·马凯维奇说道:“它可以使宇宙学家们到目前为止所存在疑问画上句号了。”

碰撞导致的物质分离不太“令人置信”,芝加哥大学的宇宙学家迈克尔·特纳说道。他补充认为研究人员不能排除选择性理论,部分原因在于他们为此所建立的模型存在矛盾。

可拱选择的模式将会历经一段艰难时期来向新发现发起挑战,密歇根大学的天体物理学家卡瑟琳·弗里斯指出。“看起来对任何人来说参与这样的竞争都不是容易的事情。”她说到。

特纳认为此次观测或许能让研究人员们对于星系间的合并有了重要的认识,“那种效果就像是一种宇宙离心机在转动一般。”他说道。

  最后修改于 2006-09-18 20:43    阅读(?)评论(0)
作者已禁止网友对该文进行评论