暗物質的提出,深深震撼了在場所有人。
這個名字型現出它與普通物質截然不同的性質。
它簡直就像遊離在人類感知之外的幽靈,神秘莫測。
很多人會覺得暗物質是後世才出現的概念。
其實不然。
真實歷史上,早在1922年,荷蘭天文學家卡普坦就透過星體運動的異常,提出了“看不見的物質”。
但是它對於這種物質的性質一無所知,僅僅是個概念。
接著,1932年,奧爾特在研究銀河系自轉問題時,證明了卡普坦的猜想。
但是他同樣沒有給出暗物質的進一步描述。
1933年,茨維基在研究星系團時,再次深入地驗證了暗物質假說。
而且他比較激進,大肆宣揚暗物質的存在,引發天文學界的震動!
在後世,有人稱“茨維基是最被冷落的天文學家”。
甚至認為他是天文學領域的愛因斯坦!
他顛覆了人們固有的認知。
但很可惜,當時的天文學界很少有人支援暗物質假說。
因為它太匪夷所思了,完全無法理解。
宇宙中怎麼可能存在不發射、不反射、不吸收電磁波的物質呢?甚至連愛因斯坦都曾和天文學家們討論過暗物質存在的可能性。
不過最終也沒有得出確切的結論。
到了20世紀70年代以後,天文學飛速發展。
各種觀測手段越來越先進,天文學家能觀察的現象也越來越多。
雖然暗物質不參與電磁相互作用,但它參與引力相互作用。
透過一些特殊的力學方法,能夠間接證明其存在。
這已經是目前科學界的共識了。
但暗物質的本質到底是什麼?組成它的粒子又是什麼?仍然還沒人知道。
物理學家曾找到不少暗物質的備選粒子,但最終都被證明是錯誤的。
目前為止,它依然是宇宙間最神秘的現象之一。
此刻,李奇維的身份地位不是奧爾特和茨維基能比的。
而且,他還結合了原子物理的發展,這就使得暗物質理論有非常高的可信度。
回想起布魯斯教授之前所做的種種預測,在場幾乎有一半人心中是支援暗物質理論的。
這時,大佬們逐漸回過神來。
他們打心底希望暗物質存在,因為這會顛覆人們對宇宙的認知。
所以,大佬們現在想的不是質疑暗物質,而是如何去證明?而且從某種意義上講,證明就是質疑。
如果證明不了,那麼這個猜想就不攻自破。
當然,它依然具有極強的理論參考價值,至少能解釋星系質量問題。
於是,海耳問道:“布魯斯教授,既然你說的暗物質,人類根本無法感知,那麼要如何證明它存在呢?”
眾人頓時聚精會神,神色激動。
開玩笑,若是誰能完美證明暗物質存在,那絕對不弱於證明宇宙膨脹、發現黑洞等偉大成就。
李奇維聞言,略作思考,說道:
“星系和星系團的運動是最直接的驗證方案。”
“接下來,我認為可以透過對大量星系進行同樣的觀測。”
“暗物質如果存在,它大機率是分佈在宇宙的各處。”
“所以,類似銀河系和后髮座星系團的現象,肯定不會是個例。”
“透過大量研究,或許我們能夠估算出宇宙中暗物質和普通物質的真正比例。”
譁!眾人點點頭。
這又是一個龐大的基礎工程,個人很難獨自完成。
大家忽然無比佩服布魯斯教授,如此有先見之明地號召組建了國際天文學聯合會。
以全球合作之力,探索這種神秘物質。
而眾人則在布魯斯教授的帶領下,不斷揭開宇宙的面紗。
2006,天文學家觀察到了迄今為止對暗物質存在最有力的證據。
也是透過力學的方法,但是和星系自旋和星系團運動都不同。
而是一種全新的力學現象。
那是兩個星系團之間的碰撞,也稱“子彈星系團碰撞”。
這種現象非常罕見,又恰好被太空望遠鏡記錄下來。
這次碰撞的過程和結果,完美證明了暗物質的存在。
過程簡單理解是這樣的:科學家發現了一個星系團,並命名為子彈星系團,它包含了成千上萬個星系。
在子彈星系團的內部,也就是各星系之間,存在著大量的氣體物質。
科學家經過測算後,發現這些氣體的質量竟然是恆星質量的7倍多。
所以,子彈星系團物質組成主要有三大項:恆星物質、氣體物質、暗物質。
當子彈星系團與其它星系團發生碰撞時,由於三種物質性質的差異,就會導致不同的現象。
首先是恆星物質。
兩個星系團碰撞,聽起來好像會發生一場驚天動地的大爆炸。
比如50億年後,銀河系和仙女座星系會發生碰撞,很多人擔心銀河系就此灰飛煙滅。
其實這是不可能的。
因為宇宙太空曠了!
距離太陽最近的恆星也有4光年之遠。
兩個星系碰撞後,其中恆星相遇的可能性微乎其微,最終的結果就是互相穿透而過。
星系團和星系碰撞的效果類似。
所以,當子彈星系團碰撞後,恆星物質幾乎沒有任何變化。
但是氣體物質就不同了。
它瀰漫在星系團內部各處,當發生碰撞時,會與另一個星系內的物質激烈作用,並釋放出強烈的x射線。
因此,透過觀測x射線的情況,就會發現,碰撞一段時間後,氣體物質明顯滯後於恆星物質。
這點很好理解吧,恆星幾乎不碰撞,所以先穿過去。
最後是暗物質。
暗物質雖然也像氣體物質那樣,瀰漫在整個星系團內。
但是由於它沒有電磁相互作用,所以儘管暗物質也發生了激烈的碰撞,但是卻絲毫沒有停滯。
它就像恆星物質那樣,輕鬆穿過另一個星系的物質,當然在位置上也領先氣體物質。
有了以上的性質差異後,就能判斷暗物質是否存在了。
如果暗物質不存在,那麼子彈星系團碰撞以後,它的引力中心的位置應該和氣體物質的位置一致。
但如果暗物質存在,那麼子彈星系團碰撞後,引力中心的位置應該和恆星的位置一致。最終,科學家透過太空望遠鏡看到了子彈星系團碰撞後的照片:其中紅色區域表示氣體物質,藍色區域表示引力中心。