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  • 暗物质在太阳系诸多物质行为中起什么作用?

    物理学家:一个令人吃惊的近似值是:作用为零。

    暗物质与普通物质区别很大程度上在于暗物质的“冷漠”,它不与其他物质产生交互行为。反之,它像“幽灵粒子”一样巡游。另一方面,其他物质会发生碰撞并聚集在一起。两者最大的相同点在于它们都会制造引力并受到引力的影响。

    暗物质在太阳系诸多物质行为中起什么作用?

    图解 :如果你有一大团物质,(是什么无所谓),那么暗物质与普通物质都会受到引力的作用,然而,由于周围没有物体阻止其运动,暗物质是不会从引力轨道上脱落下来的。正常的物质则会自己挡自己的路。

    暗物质在太阳系诸多物质行为中起什么作用?

    实际上,要不是因为引力对暗物质的影响,我们根本没有理由怀疑它的存在。因为暗物质不会聚集在一起,它非常分散,在银河系周围形成一个巨大的,差不多球形的云状物。物质更多是以要么大量聚集要么什么也没有的方式存在下去。如果你从研究一大团云状的普通物质着手,最终(可能会过一段时间)你会得到两个大块头,(恒星,双星系,诸如此类的)。极少数逃离的物质则后来会自己聚集在一起(行星,卫星,流星,你妈妈等)。如果你想在下一期科学派对中给大家留下深刻印象,那么这叫做“吸积”。

    暗物质在太阳系诸多物质行为中起什么作用?

    图解:任何试图给太阳及其附近恒星拍照进行测量的行为结果看起来都是一无所获。这是就一次尝试,其中每一个正方形都是前一个正方形大小的10倍(1000倍的体积)。重点是,当普通物质聚集时,它们是货真价实的聚集在一起。

    上图中,暗物质都呈均匀的分散状态。总体来说暗物质更多,(差不多是普通物质的10倍之多)。但在整个太阳系,普通物质则是占绝技优势的。除此之外,既然暗物质均匀稀疏地分布在我们周围,但它们并不向任何一个特别的方向释放引力,你所指的任何一个方向上都有同样多的暗物质,因此,在任何一个方向都几乎不存在单纯的引力。直至你至少开始考虑整个银河系的规模。

    暗物质在太阳系诸多物质行为中起什么作用?

    图解:普通物质聚集在一起,因此当它对外物施于引力的时候,受力物体只会收到一个方向的力(图右)。暗物质也会对外物施予引力,但它是在每个方向均匀地拉着每个粒子,因此效果几乎和没对物体施力一样(图左)。

    如果你一定要以银河系的规模来考虑(大约10万光年),那么在人马座方向有更多的暗物质(在12月午夜,仰望头顶的天空就可以看到)。从技术方面来说,我们大多数都处于星系盘边缘走向,而银河系的中心则在人马座恒星群的后面,银河中大部分的物质都差不多在那个方向。

    暗物质在太阳系诸多物质行为中起什么作用?

    图解:2MASS的红外线望远镜所拍摄到的银心全貌(2003年)

    这样的不平衡局面使得太阳以及附近其他恒星们(“附近”是指“肉眼可见”)以银河系为轨道运行,但这一不平衡也使地球以及其附近的所有物体也做同样的运动。在轨道上的宇航员体重表现为零是因为他们的飞船和身体都在绕着地球转动。他们都是在“自由落体”的状态。同样,地球,太阳,甚至我们临近的恒星也都在围绕银河系进行自由落体运动。

    暗物质在太阳系诸多物质行为中起什么作用?

    图解:在内华达州不受光污染的黑岩沙漠看见的在人马座方向上的银河(包括银河中心)。在右下方是天蝎座,位于心宿二上方的亮星是木星。

    因此虽然银河中多数暗物质确实导致太阳系缓慢地“扫”出一个超级大的圆形(“星系年”大约是地球上2.5亿年),它并没有让太阳系中的物质相对彼此运动。

    暗物质在太阳系诸多物质行为中起什么作用?

    好在暗物质可不是只有引力这个把戏。要是它没有其他方法进行互动,那就很难对它进行研究了。我们可以研究例如恒星,岩石,小狗狗,因为他们都有大量的互动。用光照他们?没问题,戳戳他们?为啥不呢。但是对暗物质(不管它是什么)这两样都不管用,这是让人伤脑筋啊。

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3. The Physicist- askamathematician- sissimine

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