引言：在我們的宇宙中，有著無數的巨大恆星和黑洞。它們的質量動輒是太陽的幾百倍，甚至有的達到了太陽質量的幾百億倍。可是，它們僅僅佔了宇宙質量的一小部分，絕大部分的宇宙質量，被暗物質所佔據……
20世紀30年代，瑞士天文學家弗裡茨·茲維基在對后髮座星系團進行觀測的時候，發現了一件奇怪的事。他發現，當他利用觀測數據推算星系團質量的時候，發現這個星系團所能產生的引力並不很大。根據這樣的數據來推算，這個星系團不會聚集在一起，而是會很快就“甩開”彼此，分散到四處。
在接下來的幾年時間裡，其他的科學家陸續也發現了類似的現象，宇宙中大量的天體集合所產生的引力都比我們看到的要大。這意味著，它們還有我們未知的物質能夠提供引力。大家想到了1922年時荷蘭天文學家雅各布·卡普坦曾經提出了暗物質的概念，於是證實了卡普坦的預言：宇宙中的確有一種叫做暗物質的東西。
暗物質的暗不僅僅是眼睛看不到的暗，而是全方位的暗。眼睛看不到只是可見光波段的暗，但暗物質在任何電磁波段都無法檢測到。它們也不會構成什麼天體，也不與我們已知的物質有什麼反應，所以科學家們始終不知道這種物質到底是什麼。
但是，它們擁有質量，可以與可見物質（由重子構成的物質）產生引力作用，這就是它們存在的重要證據，也是它們留給我們的蛛絲馬跡。通過對宇宙各個天體的觀測，科學家們已經估算出了暗物質的總質量，大概佔據了整個宇宙質量的85%。而我們眼睛或者望遠鏡能觀測到的可見物質，才僅僅佔了宇宙總質量的15%左右。
迄今為止，暗物質的本質仍然是科學界最大的謎題之一，任何能夠破解這個謎題的人，都將被歷史所銘記。
目前來說，暗物質和可見物質的引力作用仍然是我們檢測暗物質的最有效手段。科學家利用這個手段觀測發現，暗物質在宇宙中並不是均勻分佈的。在不同的位置，暗物質的密度各不相同；對於不同的星系來說，暗物質所佔的比例也並不一樣。
其中一個比較有效的方法，那就是引力透鏡效應。根據愛因斯坦的廣義相對論，物質的質量會造成空間的彎曲。當光線經過這樣扭曲的空間時，也會在空間的作用下發生“偏折”。對於小天體來說，它們的引力想要導致光線的偏折是非常困難的。至少是太陽這樣的恆星，才能略微導致光線的輕微偏折。如果想要看到明顯的空間扭曲，我們要藉助某個星系甚至是星系團才可以。
當某個天體被星系或者是星系團這樣的天體結構遮擋時，原本我們是看不到的。但是，由於這些星系的引力足以讓光線發生扭曲，就會把身後的天體展現出來，這就是引力透鏡效應。
最近，紐約大學的理論物理學家賽達斯·米什拉-夏爾馬所領導的一支團隊，提出了一種利用引力透鏡效應檢測小範圍內暗物質的方法，或許將可以幫助我們瞭解這種神秘的物質。
實際上，這個理論在很久以前就有人提出了，被稱為天體測量弱引力透鏡。當暗物質恰在某顆恆星和地球之間的位置掠過時，它的引力透鏡效應會導致恆星的亮度發生變化，導致我們觀測起來就好像這顆恆星在移動一樣。但是，就像我們說的，這麼小範圍內的暗物質所能導致的光線偏折非常有限，因此雖然理論早已被提出，卻始終無法 被我們真正用來檢測暗物質。
米什拉-夏爾馬和他的同事在經過長期的研究後認為：如此不明顯的現象，自然不能對單個恆星進行檢測。如果我們是對大量的恆星進行天體測量弱引力透鏡的檢測，將會有意想不到的效果。
“我們的研究表明，藉助不久的將來即將投入使用的下一代觀測技術，就有可能發現一些暗物質光環、緊湊天體或者是標量場暗物質所導致的密度波動現象。”
他們所提出的具體方法是：通過非常精確的天文觀測，然後利用他們所構建的一個模型來分析恆星或者是星系的速度及加速度分佈，從而可以反推出暗物質的存在。他們將自己的這個理論應用在了一些模擬場景下，結果發現這些分佈也隨著暗物質的類型而變化，這意味著科學家可以利用這個技術來驗證暗物質模型。
不僅如此，他們還發現：太陽在圍繞銀河系中心公轉的過程中，會給這些分佈引入一些不對稱性，通過這些不對稱性，科學家可以去除探測到的噪音，提取出其中的天體弱引力透鏡信號。
目前來說，能夠提供這些信息的，就是歐洲航天局的蓋亞衛星了。蓋亞衛星的使命就是對銀河系內幾十億顆恆星進行觀測，繪製一幅精確的銀河系地圖。不過，當他們嘗試將蓋亞衛星的數據引入到自己的模型中進行計算的時候，發現其中的噪聲實在太多，所以無法提取出精確的信號來。
他們指出，隨著蓋亞衛星發佈越來越多的數據、以及更多先進的觀測設備出現時，這個問題就能夠得到有效的解決。
（圖片說明：羅曼太空望遠鏡）
文中所指的觀測設備，就是正在澳大利亞建設的平方公里陣列射電望遠鏡，以及NASA的南希·羅曼太空望遠鏡。二者都是已經開始施工的新一代望遠鏡，觀測能力極強，遠超過現在正在服役的其他望遠鏡。憑藉著它們的強大能力，米什拉-夏爾馬等人的理論或許將會大顯神威。因此，他們這個理論，需要等到未來幾年才能得到驗證。
佔據宇宙總質量85%的暗物質雖然無法被我們直接觀測到，但它對於宇宙來說至關重要。如果不是它們的存在，宇宙中的星系可能全都會變成一盤散沙。甚至，如果沒有暗物質，可能我們的宇宙都會比現在要更加零散。到底是什麼力量在凝聚著星系和宇宙呢？也許再過幾年，這個謎題就會被解開吧！
轉載請超鏈接註明：頭條資訊 » 佔據宇宙總質量的85％，卻始終無法觀測，暗物質終於“露出馬腳”
免責聲明
：非本網註明原創的信息，皆為程序自動獲取互聯網，目的在於傳遞更多信息，並不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責；如此頁面有侵犯到您的權益，請給站長發送郵件，並提供相關證明(版權證明、身份證正反面、侵權鏈接)，站長將在收到郵件24小時內刪除。