科学家首发现不含暗物质的星系吗？
3月29日凌晨，一个美国、加拿大、德国联合团队在某权威杂志上宣布，他们发现了一个几乎不存在暗物质的星系。主导该项研究的耶鲁大学天文学家彼得·范多科姆（Pieter van Dokkum）表示，该发现改写了宇宙的游戏规则，挑战着以往的星系演化理论。根据之前成型的宇宙构建理论，暗物质从星系诞生时就存在，与可见物质如影随形，在NGC 1052-DF2星系之前，科学家从未发现过不存在暗物质的星系。这项研究结果显示，暗物质可以独立于星系存在，这一观测结果坐实了暗物质理论。
太阳系中有暗物质吗？它对天体有何影响？
银河系的照片显示，成百上千亿颗恒星以螺旋状排列，从中心向外辐射，中间是发光的气体。但我们只能看见星系的表面，银河系大约95%的质量是不可见的，不会与光相互作用。它是由一种叫做暗物质的神秘物质构成的，这种物质从未被直接观测到过。 现在，一项新的研究计算出暗物质的引力是如何影响我们太阳系中的物体的，包括飞船和遥远的彗星。它还提出了一种方法，可以在未来的实验中直接观察到暗物质的影响。这篇文章发表在《皇家天文学会月报》上。 “我们预测，如果你在太阳系中走得足够远，那么你就有可能探测到暗物质的引力，”研究合著者、美国宇航局首席科学家办公室顾问吉姆·格林说。“这是第一个关于如何做以及在哪里做的想法。” 我们后院的暗物质 在地球上，地球的引力使我们不会从椅子上飞起来，而太阳的引力使我们的地球以365天为周期运行。但是，航天器飞得离太阳越远，它感受到的太阳引力就越少，感受到的其他引力来源就越多：来自星系其他部分的物质，主要是暗物质。我们银河系1000亿颗恒星的质量与银河系暗物质含量相比显得微不足道。 为了了解暗物质在太阳系中的影响，该研究的主要作者爱德华·贝尔布鲁诺计算了“星系引力”，即来自整个星系的正常物质与暗物质结合产生的整体引力。他发现，在太阳系中，大约45%的这种力来自暗物质，55%来自正常的所谓的“重子物质”。这表明，在太阳系中，暗物质和普通物质的质量大致对半儿开。 普林斯顿大学和叶史瓦大学的数学家和天体物理学家贝尔布鲁诺说：“与正常物质相比，我们太阳系中暗物质产生的星系引力的贡献相对较小，这让我有点惊讶。”“这可以解释为，大多数暗物质都位于银河系的外围，远离我们的太阳系。” 银河系周围环绕着一大片被称为“晕”的暗物质区域，是银河系暗物质最集中的区域。光晕中几乎没有正常物质。作者说，如果太阳系离星系中心的距离更远，它将感受到更大比例的暗物质在星系引力中的影响，因为它将更接近暗物质晕。 暗物质如何影响航天器 根据这项新研究，格林和贝尔布鲁诺预测，暗物质的引力与美国宇航局发射到太阳系外的所有航天器都有轻微的相互作用。 贝尔布鲁诺说：“如果航天器在暗物质中移动的时间足够长，它们的轨迹就会改变，这对于未来某些任务的规划很重要。” 这种航天器可能包括分别在1972年和1973年发射的已退役的先驱者10号和11号探测器；旅行者1号和2号探测器已经 探索 了40多年，已经进入了星际空间；以及飞越过冥王星和柯伊伯带的新视野号探测器。 但这是一个很小的影响。在飞行了数十亿英里后，像先驱者10号这样的航天器，它的路径由于暗物质的影响只会偏离约1.6米。“它们确实能感觉到暗物质的影响，但它太小了，我们无法测量，”格林说。 银河引力的控制范围有多大？ 在离太阳一定距离时，银河的引力就会比由普通物质构成的太阳的引力更大。贝尔布鲁诺和格林计算出这种转变发生在大约3万个天文单位（AU），即地球到太阳距离的3万倍。这远远超过了冥王星的距离，但仍处于奥尔特云的内部。奥尔特云是一个由数百万颗彗星组成的群体，围绕着太阳系，一直延伸到10万个天文单位的地方。 这意味着暗物质的引力可能在“奥陌陌”等物体的轨迹中发挥了作用。“奥陌陌”是一颗雪茄形状的彗星或小行星，来自另一个恒星系统，于2017年穿过太阳系内部。作者说，它异常快的运动速度可以解释为暗物质的引力对它长达数百万年之久的推动。 如果在太阳系的外围有一颗巨大的行星，也就是科学家近年来一直在寻找的一颗被称为“第九行星”或“X行星”的假想天体，暗物质也会影响它的轨道。格林和贝尔布鲁诺写道，如果这颗行星确实存在，暗物质甚至可能会把它从科学家目前正在寻找的地方推离。暗物质也可能导致奥尔特云中的一些彗星完全逃离太阳的轨道。 暗物质的引力可以被测量吗？ 要测量太阳系中暗物质的影响，航天器不一定要飞那么远。格林和贝尔布鲁诺说，在100个天文单位的距离上，探测器就可以帮助天文学家直接测量暗物质的影响。 具体来说，一艘配备了放射性同位素能量的航天器可能能够进行这一测量，这种技术已经允许先锋10号和11号、旅行者号和新地平线号飞到离太阳很远的地方。这样的航天器可以携带一个反射球，并将其投到适当的距离。球只会受到星系引力的影响，而航天器除了受到星系引力外，还会受到动力系统中衰变的放射性元素产生的热力的影响。除去热力，研究人员可以观察星系引力与地球和航天器各自轨迹的偏差之间的关系。当两个物体平行飞行时，可以用激光测量这些偏差。 一项名为“星际探测器”的计划有可能进行这一实验，该计划的目标是从太阳到大约500个天文单位的地方， 探索 未知的环境。 关于暗物质 暗物质作为一种隐藏在星系中的物质，在20世纪30年代由弗里茨·兹威基首次提出。但这个想法一直存在争议，直到20世纪60年代和70年代，维拉·C·鲁宾和同事证实，如果只涉及正常物质，恒星围绕星系中心的运动就不符合物理定律。只有一个巨大的隐藏的质量来源，才能解释为什么像我们这样的螺旋星系外围的恒星移动得这么快。（译者注：即星系旋转曲线问题） 今天，暗物质的本质是所有天体物理学中最大的谜团之一。哈勃太空望远镜和钱德拉X射线天文台等帮助科学家开始了解暗物质在整个宇宙中的影响和分布。哈勃望远镜已经 探索 了许多星系，这些星系的暗物质会产生一种叫做“透镜效应”的效应，在这种效应下，引力会使空间本身弯曲，并放大更遥远星系的图像。 天文学家将通过最新的最先进的望远镜了解宇宙中的暗物质。NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜于2021年12月25日发射，它将通过拍摄星系的图像和其他数据，并观察它们的透镜效应，从而帮助我们理解暗物质。美国国家航空航天局罗曼空间望远镜将于本世纪20年代中期发射，它将对超过10亿个星系进行调查，以观察暗物质对它们形状和分布的影响。 欧洲航天局（ESA）即将进行的欧几里得任务也将以暗物质和暗能量为目标，回顾100亿年前暗能量开始加速宇宙膨胀的时期。鲁宾天文台是美国国家科学基金会、美国能源部和其他机构的合作项目，正在智利建设，它将为暗物质的本质之谜提供有价值的数据。 这些强大的工具被设计用来寻找很远距离上的暗物质影响，比我们太阳系的更远，因为在太阳系里暗物质的影响要弱得多。 贝尔布鲁诺说：“如果你能发射一个航天器去探测它，相信将会有大发现。”
宇宙中的暗物质到底存不存在，为什么很难发现？
当谈到暗物质和暗能量时，总会与神秘和未知挂钩。在宇宙中某种神秘的力量将星系吸引在一起，并保持稳定。暗能量在其中扮演着非常神秘的角色。
虽然还没发现这种神秘的粒子，但是现在的一些科学家相信暗物质可能在黑洞的边缘盘旋。
如果物理学界有一张通缉名单那么暗物质一定位居榜首。这是因为暗物质是一种理论，在宇宙中无处不在但又看不见的物质。
在宇宙中有5%的正常物质，68%的暗能量，剩下的27%被认为是暗物质。暗物质和暗能量分别对应宇宙的阴和阳。其中暗物质产生引力而暗能量产生排斥力，令人难以置信的是，这些理论上的粒子占了宇宙的96%。
暗物质和暗能量不会产生，吸收或者反射任何光，这也是我们看不到它们的原因，这也意味着它们与电磁力没有相互作用。暗物质对宇宙的天体有引力作用，这也是科学家确定暗物质存在的唯一线索。
简单的比喻暗物质就像树上的风一样，你知道有风是因为你能看到树叶在动，但是你看不到风
暗物质并不是近年来的新概念，早在20世纪30年代一位名叫弗里茨·茨威基的天文学家就注意到了。
这位天文学家在观察彗星群和遥远的星系的时候发现了一些奇怪的事情。星系移动的速度很快，以至于星团都要散开了，但它们就是不解体。这也导致人们相信星系中一定隐藏着某种看不见的物质，以某种作用力使星团结合在一起。
从那时起许多研究人员就确信暗物质确实存在，随后提出了许多不同的 粒子 来解释暗物质，但在暗物质这个问题上仍然没有什么进展。
直到最近一个国际天文小组在研究银河AGC—114905的时候，他们发现其中六个星系几乎没有暗物质，从理论上预测星系AGC 114905中一定有暗物质，但观测结果表明没有。事实上，理论和观测之间的差异只会越来越大。
暗物质质量极小，找到一种看不见的、几乎不与常规物质相互作用的物质并非易事，总而言之，暗物质可能并不像科学家曾经认为 得 那具有说服力了。
在宇宙中，到底有什么样的暗物质？
随着科技的发展，人们对宇宙的探索和研究，发现宇宙是一个浩瀚无垠，并且具有很多结构和多样物质，并且在时间的长河里，一直在运动发展着的一个天体系统。宇宙中有很多重要的组成部分，包括地球，月亮等恒星，太阳系的八大行星，除此之外，还有更多物质和恒星组成的银河系、星系团等组成部分。而除此之外，宇宙中还含有各种各样的物质和信息，还等待着我们去研究和发现。同时，宇宙中还存在有宇宙暗物质，现在研究已经表明，宇宙暗物质也已经是宇宙的一个重要组成部分。虽然现在对于宇宙的探索正在不断的深入，但是我们所研究到的部分可能都不占宇宙的百分之十，人们发现有宇宙中含有宇宙暗物质，它会干扰观测卫星的引力，所以具体宇宙暗物质的情况还是处于一个未解的状态，只是可以明显感受到宇宙暗物质的存在。根据研究表明，我们发现宇宙暗物质的总质量相当于普通物质的6倍还多，因为宇宙中是含有无限多的物质上的，以此研究和证明，发现宇宙暗物质可能在一定程度上促成过宇宙结构的形成，可能也正是因为有了宇宙暗物质的存在，才会存在于现在我们发现的银河系以及星云或者行星等。根据现在已有的科学研究发现，宇宙是由物质组成的，但是在计算宇宙质量的过程中，发现计算结果是有明显差距的。由此再根据发现，所以证明了宇宙中是含有一些我们看不到的暗物质存在，宇宙暗物质和物质共同组成了宇宙，暗物质目前来说还没有具体的了解和情况，只是表明了暗物质是属于宇宙中的一个存在体，但是他本身还是有很多奥秘和不解之处存，所以在接下来的发展过程中，要不断的发展科技，进行宇宙暗物质等未知领域的探索，更好地解决一些学术和科学问题。
什么是暗物质？占据了宇宙大部分，人类却看不到
暗物质之所以被称为暗物质，是因为它不与电磁场相互作用，这意味着它不吸收、反射或发射电磁辐射，因此很难被探测到。现代天文学依靠引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。 暗物质的主要证据来自计算结果，这些计算结果表明，如果没有大量看不见的物质，许多星系会飞离，或者它们甚至不会形成，也不会按照人们观测到的样子运行。 简单来说，暗物质是基于计算和理论推导出来的，并没有被直接观测到。 在标准的Lambda CDM宇宙学模型中，由普朗克卫星探测的数据得到，宇宙的构成，包含4.9%的常规物质，26.8%的暗物质和68.3%的暗能量。因此，暗物质占总质量的85%，而暗能量和暗物质占总质量和能量的95%。 1884年，开尔文勋爵估计了银河系的质量，他确定，宇宙的质量不同于可见恒星的质量。因此，开尔文勋爵得出结论：“我们的许多恒星，也许其中的绝大多数，可能是暗物质”。像开尔文、庞加莱等这些大人物，都猜想过暗物质的存在，不过这些都是猜测。为暗物质提供强大理论基础的，就是大名鼎鼎的广义相对论。之后，爱因斯坦和德西特联手写了一篇有关宇宙存在「看不见物质」的论文。而德西特也是被誉为「暗物质和暗能量的理论先驱」。 1932年，荷兰科学家扬·奥尔特提出证据并推断了暗物质的存在，他根据银河系恒星的运动提出银河系里面应该有更多的质量的想法，不过，后面这一证明被说是错误。 20实际60年代，维拉·鲁宾，肯特·福特和肯·弗里曼的工作为暗物质提供了进一步强有力的证明。此外，鲁宾和福特还利用一种新的光谱仪，更精确地测量了螺旋星系边缘的速度曲线。众所周知，行星距离恒星越远，公转速度就越慢（开普勒定律），基于此，旋转星系也应该遵守这一规则。 但他们测得的结果却出乎意料。处在远离星系中心的恒星，公转速度要比开普勒定律的理论值大很多。想要拴住这些速度极快的恒星，就需要更大的力，这些引力是从哪来的？故他们推测是有数量庞大的质能拉住星系外侧组成，以使其不致因过大的离心力而脱离星系， 这就是著名的星系自转问题。 历史 上，人们将可能的暗物质分为三个大类：冷暗物质、温暗物质、热暗物质。这个分类并非依照粒子的真实温度，而是依照其运动的速率。 直接探测 对于暗物质的直接探测实验一般都这设置于地底深处，以排除宇宙射线的背景噪声。目前大部分的实验使用低温探测器或惰性液体探测器。这两种探测技术都能够从其他粒子与电子对撞的噪声中辨识出暗物质与核子的碰撞。 间接探测 暗物质的间接探测主要是观测其两两湮灭时所产生的讯号。然而在完全了解其他来源的背景噪声以前，这类的探测不足以当作暗物质的决定性证据，因此只能算作间接探测。 总结 由于暗物质还没有被最终确定，而且有其他的假说已经出现，旨在解释观测的现象，暗物质也是被用来解释观测到的现象。目前，最常用的方法是修正广义相对论。广义相对论在太阳系尺度上得到了很好的检验，但它在银河系或宇宙学尺度上的有效性还没有得到很好的证明。大多数天体物理学家的主流观点是，尽管对广义相对论的修正可以解释部分观测证据，但有足够的数据得出结论，宇宙中一定存在某种形式的暗物质。对于暗物质的直接探测实验一般都这设置于地底深处，以排除宇宙射线的背景噪声。
