- 宇宙是什么:探索宇宙的起源、結構與深層奧秘
- (日)村山齊
- 1065字
- 2024-09-18 17:27:38
8.“暗物質”占據了整個宇宙的23%
宇宙的96%并非由原子構成,那么這部分究竟是什么呢?很遺憾,這目前還是未解之謎。不過,研究者為這些神秘的東西取好了名字。
非原子的宇宙部分,其中一部分東西叫作“暗物質”(Dark Matter)。這聽起來像是科幻電影的名字,我們這一代人多會由此想到《星球大戰》(Star Wars)中的達斯·維德。總之,我們完全不了解這種東西是什么,所以才給它取了這種名字。
不過,即便不了解這種東西是什么,但我們也能知道它是“存在”的。就像曾經的中微子那樣,如果不以存在暗物質為前提,那么就會出現各種不合理的現象。在此,我簡單介紹其中一種不合理現象。
前文曾提過,地球之所以能以30千米每秒的速度圍繞太陽轉動而不脫離太陽系,是因為它在太陽引力的作用下“落”了下來。太陽系中的各個行星沒有各奔東西,原因也在于此。
不少人可能不記得在學校學過地球的公轉速度。日本的學校確實沒有教授這個知識點,其原因或許是擔心會讓孩子產生恐懼心理(笑)。例如,孩子想到身處之地時刻都在以30千米每秒(108 000千米每小時!)的速度疾馳,或許有人會感到不舒服。
不僅如此,其實包含地球在內的太陽系,也在以220千米每秒的速度急速而行。也就是說,我們實際上是以約80萬千米每小時的速度在宇宙中移動的。
不過,這種高速移動不是毫無目的地隨意運動。與地球在太陽的引力作用下“落”下來一樣,太陽系也被銀河系整體的引力牽制,所以不會脫離銀河系,請大家放心(但是,預計45億年后銀河系會撞上附近的仙女座大星系,所以人類需要在那之前制訂計劃逃出銀河系)。
能將如此急速移動的太陽系留住,由此可見銀河系的引力非比尋常。然而,研究者在研究銀河系的引力時,發現了一件不可思議的事情:即使將銀河系的全部星球和黑洞等天體都集中起來,也無法形成足以牽制住太陽系的引力。
人類能夠計算出上述結果,本身已經是巨大進步。從計算結果看,銀河系中還存在天體以外的某種東西,否則太陽系就會脫離銀河系飛向某處,我們也無法如此安心地生活在太陽系中。不過,在現實情況中,作為銀河系一員的太陽系非常穩定地運行在銀河系中。
那么,是什么東西的引力將太陽系穩定在銀河系中呢?這種東西就是暗物質。
當然,暗物質并非僅存在于我們所在的銀河系。鄰近的仙女座大星系也基本都是暗物質。

圖1-5 銀河系
暗物質遍布于整個宇宙的各個角落,其能量約占宇宙總能量的23%,約是宇宙中所有原子的5倍。我們原本以為熠熠生輝的天體是銀河系的主角,然而沒想到構成天體的原子在宇宙中只是個小角色。“星系”中的“星”徒有其名,其實星系是暗物質的聚集地。銀河系的真實狀態是混入了少量天體的龐大暗物質聚合體。