@ 2016.10.02 , 14:15
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宇宙或许不需要暗物质

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当我们谈论宇宙的时候,我们想到的是那些肉眼可见的恢弘天体,从恒星到星系,从星云到超星系团……但它们存在并不能用我们熟悉的物理知识来解释。为了弄清那些星辰运动的方式,我们需要宇宙提供点另外的东西。很长一段时间里,我们相信宇宙给了我们暗物质。

但新的研究显示,如果我们用最精细的眼光观察单个星系,暗物质的假设或许站不住脚。

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牛顿运动定律正确预见了靠恒星近的行星转得比离恒星远的行星快。但这一现象并不能运用到绕星系中心运转的恒星上。天文学家们发现,星系边缘的恒星的速度与星系中央的相近。

研究者们于是认为存在这么一种看不见的物质,通过其巨大的引力控制了这些恒星的运动速度。目前科学家们相信这种物质不属于已知的粒子,它只能是无影无形的,只能通过引力来观测到的“暗物质”。他们相信暗物质占了宇宙中物质总量的85%。可几十年过去了,没有人成功捕捉到任何一粒暗物质。

近日,研究者们仔细分析了153个星系内恒星与气体的分布情况,并准确预测出了这些物质反常的运动方式。研究第一作者、凯斯西储大学天体物理学家Stacy McGaugh表示,这可能意味我们需要为暗物质模型中的矛盾找到解释,也可能暗示着暗物质根本并不存在。

此前对星系中恒星轨道速度的分析中,大多基于对可见光波长的观测。但制造可见光的恒星一般寿命较短并带来数据波动。

在本研究中,McGaugh和他的同事们选用了Spitzer太空望远镜在最近5年内收集到的近红外光数据。他表示,这些近红外光来自稳定的红巨星,能更好地表现星系中恒星的总质量。该研究发表在最新一期的Physical Review Letters上。

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普通重子物质(即非暗物质的物质)vs重力加速度。蓝色为观测到的星云,红色为分箱数据。

他们发现在各种形状与组成的星系中,普通物质的位置均与其围绕星系中心运动方式有很大关联,似乎并不需要加入暗物质。论文共同作者Federico Lelli表示,“这些星系之间存在很大的不同,能发现这样的关联很不寻常。”

研究者们认为,由以色列物理学家Moti Milgrom在30多年前提出的修正牛顿引力理论(MOND)似乎可以解释这一现象。即爱因斯坦的广义相对论不适用于巨大的尺度中的引力。

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McGaugh表示,现有的暗物质模型可能与解释地心说的均轮与本轮模型类似。公元2世纪时,托勒密设计了这种系统用来解释太阳系行星的运动轨迹,到了近1500年后才被推翻。

“我努力用暗物质来解释我的观测,但每次我自以为解决了问题的时候,我感觉我不过是在往均轮上添加本轮——为了解释简单的观测而把理论复杂化。”McGaugh说。

但参与研究的哈佛大学天文系系主任Abraham Leob表示,从宏观角度上看整个宇宙以及星系形成的过程,暗物质仍是更好的解释方式。他说:“我们仍相信爱因斯坦引力理论是正确的,不需要用到MOND之类特殊的理论。”

研究者们现在不排除任何一种理论。他们指出,别的一些暗物质设想,比如把暗物质当作没有粘滞性的“超流体”,以及把引力场中的暗物质粒子比做磁场中的铁屑的模型,或许可以解释他们的发现。

“直到我们真找到了暗物质,我们应该保持开放的心态,相信任何事都有可能。”Leob这么说。

本文译自 InsideScience & Forbes,由译者 zzjeff 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 24+1

  1. 青芒
    @1 year ago
    3271063

    每个字都读得懂系列

    [42] XX [1] 回复 [0]
  2. 3271064

    无暗物质队+1分

    [12] XX [2] 回复 [0]
  3. bozi1990
    @1 year ago
    3271070

    特意来赞logo系列。

  4. 刘浩运
    @1 year ago
    3271074

    我来组成评论

  5. 本来就
    @1 year ago
    3271077

    以太以太以太

  6. 不如归载我名
    @1 year ago
    3271081

    The dark side of galaxy

  7. ulirgs
    @1 year ago
    3271087

    除了星系转动曲线外,暗物质质量存在的证据还有星系团热气体 X-ray 辐射以及引力透镜观测。

    [10] XX [0] 回复 [0]
  8. walty8
    @1 year ago
    3271088

    最近5年内手机到的近红外光数据

  9. 五爷
    @1 year ago
    3271089

    宇宙:我需不需要关你屁事

  10. 金三胖胖三斤
    @1 year ago
    3271094

    但必须要有宇宙真理
    835dO1lUN99w25qp+yr+FurFMMwCkSqBAhZ4oyCxVHKVO6fjojZ8vCGlFo283bDvH5xwzLOzlIj4PwBFBAvWDL1iBaJb7EqLpN2hyY1bB8SdXROO/ab0ew

    [16] XX [9] 回复 [0]
  11. 3271146

    其实煎蛋的意思是男人或许不需要女人

  12. 3271169

    这次我终于是懂了:暗物质概念,还只是概念,可信度需要下调

    [15] XX [1] 回复 [0]
  13. 哲学大叔
    @1 year ago
    3271225

    修正万有引力模型.

  14. 小P君
    @1 year ago
    3271281

    这篇煎蛋文的质量抵上10篇煎蛋杂文的质量。

  15. 3271317

    说到底还是要拿牛老爵爷开刀啊。。。。。

  16. 睡着的芸
    @1 year ago
    3271374

    这篇不难懂吧,暗物质暗能量本来就是为了解释现有理论无法解释的现象而做的假设,如果最终不仅没找到其确实存在的证据又可以通过理论发展找到不需要这些假设就能准确预测的方法,那这些假设就可以推翻了。文中用的本轮均轮的类比我很喜欢,我也相信宇宙的法则是趋向于简单而不是复杂

    [16] XX [0] 回复 [0]
  17. 3271376

    别啊,我还打算写关于暗能量的文章啊

  18. shiraisekai
    @1 year ago
    3271381

    这个时代的人类相比托勒密时代,最大的进步就是知道了所有的科学理论都是假设出来的一种模型。

  19. shiraisekai
    @1 year ago
    3271382

    这个时代的人类相比托勒密时代,最大的进步就是知道了所有的科学理论都是假设出来的一种模型。

  20. 流河旱树
    @1 year ago
    3271555

    广义相对论没法解释恒星绕星系的问题,所以有了暗物质来解释。

  21. 3271848

    @睡着的芸:
    我认为暗能一定存在深信其未来会定义为基本力之一, 暗物则未必
    根据暗物的定义, 实在难以想象一个没有温度无电磁辐射的宏观物体能够存在
    假定其存在熵大兄弟也饶不了他

    最关心的幻影物质目前只提出了概念, 这都多少年了毫无进展, 也没有知名学者宣称在研究对物理略失望啊

  22. MouseBat
    @1 year ago
    3272135

    当头一次听说暗物质的时候就感觉“呵呵”,觉得这东西完全就是研究者为了弥补自己的理论缺陷找的替死鬼。但是各大媒体都是肆无忌惮地宣传,好像真的已经观察到了这玩意一样。

  23. qwllz7
    @1 year ago
    3272403

    暗物质有个屌用,就算有,从宇宙诞生开始,就再不需要暗物质了。
    如果有,暗物质就是空间本身

  24. qwllz7
    @1 year ago
    3272405

    暗物质隔离平行宇宙

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