第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内的(de)，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说(shuō)，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银(yín)河(hé)系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的硝酸锌化学式怎么写出来的，硝酸锌化学式子引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的(de)研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨道的硝酸锌化学式怎么写出来的，硝酸锌化学式子(de)速度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了(le)40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可(kě)以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的(de)方式(shì)。对于(yú)在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们(men)地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释(shì)了(le)很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一(yī)个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的(de)平(píng)面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的(de)实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的(de)动力！

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