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組成宇宙的物質:暗物質,暗能與反物質

天文學家認為,組成恒星、行星、星系——當然還有我們——的物質,或者叫普通物質,只占宇宙總質量的不到4.4%。他們估計,另外23%,可能是由尚未發現的粒子組成的暗物質。剩下的73%呢?天文學家認為那可能是暗能量——讓宇宙加速膨脹的力量。

1.看得見的正常物質

無數顆星星在茫無涯際的宇宙中運動著。我們看得見的星星,絕大多數是恒星??瓷先ニ鼈兒孟笫抢涞?,但實際上每顆恒星都是一個火熱的太陽。恒星有各種各樣,但是全都是灼熱的龐大的氣體球,全都是發光發熱的。從這顆星星到那顆星星的距離,每秒鐘能飛十六點七公里的宇宙船得走幾萬年。

還有難于計算的由塵埃和氣體組成的星云,浮游在星星和星星之間,浮游在宇宙空間里,阻礙星光的通過。這些星云有的厚到幾萬億公里,本身并不發光,如果在附近有恒星,它就反射出光亮,叫做亮星云。否則它就是暗黑的,叫做暗星云。

宇宙里的發光的星星,還有亮星云、暗星云等,都是宇宙中的正常物質。

大約一千萬萬顆以上的恒星組成一個鐵餅形狀的東西,我們把它叫做銀河系,太陽也在其中。宇宙里有千千萬萬個象銀河系一樣的恒星系,這些恒星系大都有一千萬萬顆以上的恒星。

2.看不見的暗物質

考慮一下恒星和星系為什么旋轉得這么快,例如銀河系每2億年就要旋轉一次。這樣巨大的旋轉速度就有足夠的力量把整個銀河系撕裂開來。銀河系是靠物質引力維系在一起的,仔細分析,維系銀河系的物質引力太弱,不能“勒住”高速旋轉的銀河系這匹“野馬”,除非有很多看不見的暗物質在暗地里施加一個額外的力把銀河系成員“勒”在一起。另外,星系團里的星系也在快速旋轉,那又應該是暗物質使整個星系團內的星系維系在一起的。

而正常物質在萬有引力作用下,將往星系中央集中。這與觀測是不符的。所以,不管看不見的暗物質性質如何,它們都不能進行核聚變。這種不允許進行核聚變的暗物質一種可能就是“冷的暗物質”,它們是大質量亞原子粒子,其質量是質子的許多倍。單個的大質量亞原子叫做“弱作用大質量粒子”,它影響正常物質,相互之間由弱核力和引力作用,對電磁力和束縛質子和中子的強核力不敏感。由于它們不進行核聚變,所以彼此通過時不發生碰撞。

3.暗能與反物質

“威爾金森微波各向異性探測器”的觀測表明,宇宙中除有正常物質和暗物質外,還有暗能。暗能是一種特殊的宇宙物質,它能產生負引力,使宇宙加速膨脹。

反物質的原子由帶負電的原子核與帶正電的電子組成,1997年,科學家宣布在銀河系中心發現了反物質。

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