暗物质 夜空为啥是黑的?你以为的“正常”,却隐藏一个“绝望”的事实( 二 )


而月球虽然与地球一同自转 , 但没有紫外线与其中微量元素的协助 , 月球的景象也总是如同宇宙和地球的夜空一样漆黑一片 , 而月球上的阳光自然也是人眼不可见的 。
研究历史
暗物质的假说具有相当悠久的历史 , 最早可以追溯到1884年开尔文勋爵提出的“恒星暗体”理论 , 他认为宇宙中的大部分恒星都是“暗体” , 并使用观察恒星速度色散的方式估算了暗体的数量 。
而正式提出“暗物质”概念的则是由荷兰天文学家雅各布斯·卡普坦(Jacobus Kaptenyn) , 他通过星体运动间接推断出星体周围可能存在的不可见物质 , 并利用恒星速度来提出了暗物质的存在 。
之后的几十年间 , 世界各地的天文物理学家都曾对暗物质进行了不同程度的研究 , 他们总结了不同的观察证据 , 通过星系螺旋曲线、速度弥散、星系团和宇宙微波背景等方面证实了暗物质的存在 。
无法传达的光
有些朋友或许会有一些疑问 , 虽然宇宙绝大部分都由不发光也不会反射光线的暗物质与暗能量组成 , 但不是还有4%的其他物质吗?
这看似小小的4%包括了之前提到的人类目前已知的近700万亿亿颗恒星 , 它们很多都会发光啊 , 光在真空中应该是没有损耗的啊 , 为什么地球的夜空仍然一片漆黑呢?
诚然 , 这么多会发光的星体 , 其中不乏亮度超越太阳的“强者” , 发出的光如果成功到达地球的话 , 地球的黑夜也就不复存在了 。 但这里我们要聊一个上文提到过的概念 , 那便是“可观测宇宙” 。
可观测宇宙与气体云
宇宙的广袤程度我们在上文也有一个大体的提及 , 而如此广阔的范围很显然并不是我们可以完全观测到的 。
因此 , 宇宙中部分过于遥远的区域内可能会有为数不少的、亮度超过太阳的星体 , 但由于距离地球太过遥远 , 他们发出的光线并没有足够的时间到达地球 , 更何况地球与那些行星之间还有着气体云的重重阻隔 。
这些气体云大部分由分子及中性原子组成 , 具有相当高的密度与温度 , 而当气体云发生塌缩时 , 自身的密度会剧烈增加 , 而塌缩时部分能量也会转化为热能 , 从而大大提升气体云的温度 , 使那些遥远星体发出的光更难到达无数光年外的地球 。
因此 , 从距离的角度而言 , 那些星体的光很难到达地球 。
举例而言 ,
2017年3月24日 , 在南美洲安第斯山脉高原沙漠中的射电望远镜阵列记录下来一次闪光 , 来自距离太阳最近的恒星——比邻星 , 这颗恒星距离太阳4.3光年 , 在大约10秒内 , 比邻星的亮度上升了1000倍 , 天文学家后来认定这是一次耀斑爆发 。
而比邻星距离地球的距离也不过是4光年 , 而此次的耀斑爆发的小小一次闪光却是地球上第一次人类可以通过肉眼看到的光线 。
距离相对较近的比邻星尚且如此 , 无数个光年外的星体将光线传至地球更是不太现实的事情 。
正是由于恒星的光源被遮挡 , 人类才不能直接用望远镜看到银河系的一切 , 所以人类观测恒星的常见方法是观测天体的运行轨迹来推断天体大小以及公转周期 。
奥伯特佯谬
当然 , 持相反意见的人还是有的 , 德国天文学家奥伯斯便是一位 。 他在于1823年提出的观点中认为若宇宙是无限大且处于稳恒态的话 , 则晚上应是光亮的而不是一片黑暗 , 因为这样可以使全部发光体的亮度不会受到任何影响 。
他的观点被后人称作“奥伯特佯谬” , 这名字听上去就并不是很正确 , 上文我们也提到过相关的理论 。 但他的理论和漆黑的夜空却在无意中证实了另一个观点——宇宙并不是稳恒态的 。
这一观点也成为了研究宇宙膨胀以及宇宙起源的重要论证 。
令人“绝望”的事实
在1929年 , 美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Powll Hubble)发现了大多数星系存在红移现象 , 由此提出了著名的哈勃定律(即遥远星系的退行速度与它们和地球的距离成正比) , 这也成为了宇宙膨胀学说的基础 。
可能很多朋友会对宇宙膨胀学说感到一头雾水 , 我们不妨来打个形象的比方:假设宇宙是一个表面涂满糖浆的气球 , 各个星系星体等物质就像气球上面的小飞虫 , 他们只能沿着表面移动而无法进入到气球的内部 , 而如果气球表面不断膨胀 , 这些小飞虫之间的距离自然也会越来越远 。 这些小飞虫越来越远的现象就是星体的“退行” 。
而这便又不得不提到我们宇宙73%的构成部分——暗能量了 , 我们在上文中也提到过暗能量强大的排斥力会加速宇宙膨胀的速度 。

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