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天下文化首頁 主題 暗物質是什麼?
科學自然

發表日期

2017.12.04
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這世界難捉摸
這宇宙的絕大部分,你不知道,你爸不知道,你媽不知道,你們全家都不知道,但現在你有機會知道,自己能不能...
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暗物質是什麼?



Photo by Bryan Goff on Unsplash

編按:這本書用漫畫跟冷笑話,把你跟尖端物理學家之間的知識鴻溝,一點一滴無痛的補起來,讓你腎上腺素大暴發,驚喜連連,不斷發現:什麼?蛤?啊!原來是這樣!

暗物質是什麼?你正徜徉其中

下面這張長條圖畫出了我們已知宇宙的質量和能量組成分布


圖:摘自本書

物理學家認為,在目前已知的宇宙中,有將近27%驚人比例的物質和能量,是由稱為「暗物質」的東西組成的

這意味著,宇宙中大多數的物質和我們熟悉且鑽研了數個世紀的「正常物質」並不一樣,這個神祕物質甚至高達正常物質的五倍。老實說,把我們熟悉的東西稱為「正常物質」並不是很公平,因為它們在宇宙中相當罕見。

那麼暗物質到底是什麼呢?它危險嗎?會弄髒你的衣服嗎?我們怎麼知道它存在呢?

暗物質無所不在。事實上,你可能正徜徉其中。早在上世紀1920年代就已經有暗物質存在的說法,但這說法直到1960年代才受到認真對待。其中的轉折點是因為天文學家在分析星系旋轉速度和星系內部質量數據時,注意到相當奇怪的特性並進一步理解了其中的含義。

★知道暗物質存在的方法★

 

1. 星系碰撞

透過觀察到太空中巨大星系的碰撞,我們發現了暗物質存在最有說服力的單一證據。數百萬年前,兩個星系團相互碰撞;雖然我們錯過了這史詩般的事件,但由於來自它的光線需要穿梭數百萬年才抵達我們眼前,所以我們可以坐下來,舒適的觀看碰撞所產生的爆炸。

由於兩個星系團猛烈撞擊,從星系團噴出的氣體和星塵相碰撞,產生壯觀的大爆炸,撕裂了星塵組成的巨大星雲,就像充滿絢爛特效的舞臺秀,也像兩大堆水球以驚人的速度互擲。

但是,天文學家還注意到別的現象。在碰撞點附近,他們觀測到兩團巨大的暗物質。當然,暗物質是看不見的,要透過測量星系團背後星系發出的光經過星系團時,造成的變形來間接觀測。天文學家觀測到,這兩團暗物質就像沒事一樣,沿前進路線繼續移動。

天文學家拼湊出的結論是:有兩個星系團,每個星系團都有正常物質(主要是氣體和星塵以及一些星星)和暗物質。兩個星系團相互撞擊時,大多數正常物質按照預期的方式碰撞在一起。但是,暗物質碰到其他暗物質時,發生了什麼事?就我們觀察到的結果來說,什麼都沒有發生!暗物質團互相穿過對方

然後持續前進,幾乎就像看不見彼此一樣。 

從基本來說,這些星系的暗物質經由星系團的碰撞而剝離了。


圖:摘自本書

(另外兩種驗證暗物質的方法,請見《這世界難捉摸》

【書籍資訊】
摘自《這世界難捉摸》

天下文化數位編輯

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