為什麼會出現暗物質與暗能量?

宇宙非常大,存在著許多看似渺渺虛無的空間,但是那些真空的空間中真的沒有存在任何物質嗎?會不會其實是因為我們都是依靠電磁波的方式(可見光、肉眼、電波、X射線等等都是)來觀察萬物,所以反而侷限了自己的視野;

雖然目前也沒有其他手段來發現他們,但是卻能夠透過一些證據和理論來找到他們的存在,一旦影子出現了,那麼他的身軀很快也就會跟著現形了對吧!現在就先來看看有哪先支持他們的論點吧。

暗物質不是反物質,

因為物質和反物質會成對出現,且反物質會與“普通物質交互作用”“發光”,並產生伽馬射線,但暗物質它們不但不帶電荷,交互作用也極其微弱,還能夠直接穿過物質不進行交互作用。

暗物質不是黑洞,

黑洞的形成為,在某些條件下,龐大的恆星會因自身重力作用而坍塌,並開始縮小直到極限(電子被擠壓到原子核上,如太陽140Wkm縮成3Km的物體),此巨大的重力場會扭曲周圍的空間,將周圍的光吸入黑洞中,在吸入的過程中會被加速並發出光,因為黑洞周圍的物質會發出大量輻射及可被偵測的光,所以不是暗物質。

暗物質不反射、發射或吸收光線,

因此不但用肉眼看不到,就連用無線電波、X 射線也不行,任何電磁波都無法檢測出這種物質,只能透過暗物質對一般可見物質的重力效應來窺見暗物質的存在(位於暗物質後的天體所發出的光會偏折產生重力透鏡效果),因此才會將之稱為「暗」物質。簡單而言,從星系的運動看來,可以確定「那裡確實存在無法觀察到的重力(質量)」,而這就是由暗物質造成的重力。

宇宙中可見物質占比只有約為4.9%,

在我們所處的銀河中,如太陽這樣的恆星約有兩千億個,而在宇宙中,被觀測到像銀河系這樣的星系,數量就有五百億到一千億個,是個非常龐大的數量,但是就算將這些星球全部加起來,也只佔宇宙中所有東西的4.9%而已。

那剩下的其他95.1%是什麼呢?經過天文學家長久的研究,結論是:暗能量68.3%、暗物質26.8%

暗物質幫助螺旋星系內的行星轉得更快,

根據克卜勒第二定律,行星離恆星越近時,運行速度會越快,而越遠時,運行速度就會越慢,就像煙火一樣,當在天空綻放時,一開始會迅速向外擴散,接著擴散的速度就會慢慢減緩。

但是,當天文學家觀察螺旋形的星系時,發現他們從裡面到外面的速度根本就沒有變化,完全違反了克卜勒定律或者是牛頓定律

暗能量讓宇宙加速膨脹,

根據愛因斯坦廣義相對論,宇宙的膨脹速度與宇宙的能量密度壓力有關,因此為了能夠解釋目前所觀測到宇宙加速膨脹的暴漲理論,我們需要引入暗能量,來提供足夠的負壓力。

  • 暴漲理論中,四大基本力的重力、電磁力、強作用力與弱作用力,我們只需考慮重力;
  • 根據重力相吸的特性,在宇宙發生大爆炸後,會因為爆炸而膨脹,也會受到的重力吸引,因此目前宇宙的膨脹應該是要減速膨脹才對,即“未來的膨脹速度應小於過去的膨脹速度”,並且如果某天膨脹力量小於重力拉力,反而會開始收縮坍塌;
  • 但是我們現在的宇宙不但膨脹沒有變慢,反而還變得更快了,這代表有“其他我們看不見的物質大於重力吸引的影響”,使宇宙的膨脹加速度大於零。

Ps:重力相吸的意思是,當蘋果掉到地上時,除了地球拉向蘋果的引力之外,蘋果也會對地球產生吸引力,但是因為蘋果的質量太小了,所以地球的吸引力會遠大於蘋果的;

人與人相處也一樣,兩個互相靠近的人一定是彼此擁有相對應的能力、外貌、背景或特質(人的價值就像質量一樣),一旦其中一方較為優秀時(吸引力較強),較弱勢的那方總是會變成被吸引過去的那位。

宇宙常數幫助證實暗能量與暗物質的存在,

宇宙常數是愛因斯坦在 1917 年推導重力場的膨脹與收縮解時,為了維持靜態宇宙觀所引入的一個常數, 其代表的意思是:

  • 如果宇宙中只存在一般物質,則宇宙膨脹加速度應小於零,會進行減速膨脹,顯示出宇宙因為重力吸引影響較大,此時的宇宙常數也等於零
  • 如果宇宙膨脹加速度大於零,意即宇宙作加速膨脹,此時宇宙常數就大於零,顯示出有看不見的因子大於重力吸引的影響,但因為這種能量與物質目前無法偵測,因此就命名為“暗能量”“暗物質”

如果宇宙作減速膨脹,則未來有可能變成極端炎熱的世界,就像當初大爆炸剛開始的那樣,但是如果宇宙是作加速膨脹的話,則可能會因為星球之間距離太過遙遠,最後變成死寂冰冷的世界

發佈留言