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第六节 宇宙的构成

宇宙中的物质和能量是由2/3的暗能量组成,这种暗能量的形式是未知的,它能加速宇宙的暴胀速度。剩余的1/3是由暗物质构成的,它的主要成分是冷暗物质,这种冷暗物质是宇宙形成初期残存下来的缓慢运动基本粒子。所有形式的普通物质只占总体大约5%的比例,恒星内仅仅有1/10,像碳、氮、氧等,在周期表中略重的元素是微乎其微的。根据相关证据的最近更新,说明中微子是有质量的,并且它在宇宙中的占比是和恒星可以画等号的,人们便因此对暗物质有所认知,并得到了更多的了解。

引力透镜对

于天文学的研究起了至关重要的作用,更是天文学研究史上的最具价值的工具。它可以有效地观测星系团中和一些环绕在个别星系周围的暗物质的分布。针对大天区星系的广泛调查,在未来的十年里,LSST和其他望远镜的观测,就可以提供超团尺度暗物质分布的透镜数据,此数据的诞生,使人们在大尺度的结构了解上迈了跨越性的一步。

暗物质最具可能性的构成是,两个质量相差超越57个量级且具有不确定性的候选:第一个是诞生早期所残存下来的基本粒子;第二个就是恒星大质量致密晕天体,也就是MACH

Os。

当MACHOs在背景恒星前面经过时,背景恒星的光会更加耀眼。从而,理论学家们推断,虽然由于MACHOs过暗,我们无法利用它们自身的辐射进行观测,但引力透镜却可以实现这个任务。在以往的十多年间,几组探测小组利用微透镜,观测到了这个状况。之所以称之为微透镜,是因为透镜的质量要比星系小很多很多。直到现在,针对MACHOs的典型质量最好的预估,就是要比太阳小一点,而我们始终都无法准确地测量MACHOs的本性,到底是普通物质构成的恒星还是陌生物质构成的天体均不

得而知。恒星的视运动利用MACHOs形成图像,我们便可以通过SIM来测算MACHOs的质量。对于微透镜的探究,还有几个附属产品十分重要,比如说,通过被透镜恒星的表面分析,从而利用微透镜观察并探究像地球大小的恒星。

MACHOs对银河系中的暗物质到底有多大的贡献,我们尚不清晰。目前的情形是,全世界的实验室都在努力寻找,希望能够找到一种粒子暗物质,将我们与银河系紧紧地牵制起来。因为,假如MACHOs的构成是普通物质,那想要利用它们来对目前所知道的存在于宇宙乃至是

银河系中暗物质的主体进行说明是不可能的。致冷的暗物质搜寻者II和轴子实验是当下美国正在进行的重要项目,前者是搜寻中性伴随子的粒子,这种粒子貌似拥有原子质量。在这里不得不提起超弦理论,它的目的是希望将引力与其他的自然力量结合起来;而超弦理论预言了中性伴随子的存在。后者搜寻的是一种非常轻的暗物质粒子,被称为轴子。中性伴随子或轴子是可以将银河系牵制在一起的暗物质,假如能找到这两种暗物质,那既可以说明天体物理学中的暗物质问题,还可以为自然界中基本力和粒子的统一带来希望。

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