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光子与暗物质!谁才是产生了宇宙的异常引力的那一个?

作者:小小 人气: 发布时间:2019-03-09
摘要:一直以来宇宙中都充满了许许多多的暗物质,这些暗物质不仅神秘而且蕴含着非常强大的力量。一直以来我们都认为宇宙的异常引力是由暗物质产生的。不过最近却有科学家提出了不一
一直以来宇宙中都充满了许许多多的暗物质,这些暗物质不仅神秘而且蕴含着非常强大的力量。一直以来我们都认为宇宙的异常引力是由暗物质产生的。不过最近却有科学家提出了不一样的看法。
光子与暗物质!谁才是产生了宇宙的异常引力的那一个?
几十年来,天文学家一直在寻找神秘的暗物质。虽然暗物质被认为是普通物质的五倍之多,但现在的仪器仍然无法探测到这种神秘的物质。但最近,天体物理学家提出一种新的可能性:如果不是暗物质在影响星系的自转呢?如果是光的质量呢?
 
在1980年,天文学家维拉·鲁宾(Vera Rubin)发现了一种奇怪的现象,恒星绕星系中心的公转速度应该会随着与中心距离的增加而减慢,这被称为开普勒递减,或旋转曲线递减,在诸如太阳系这样的行星系统中可以很明确地观测到。然而,星系边缘的恒星公转速度其实非常快,与其他靠里的恒星相差不大,星系的自转曲线与理论上有很大的偏差。
 
因此,星系的实际引力比观测到的物质所产生的引力要高,不然星系的结构就会崩溃,边缘的恒星会脱离星系进入星系际空间。于是,天体物理学家提出星系中可能存在着大量的暗物质,它们产生的巨大引力维持了星系结构的完整。
 
不过,暗物质无法产生电磁作用,所以它们无法通过电磁波观测手段直接探测到。如果没有其他可能,这意味着肯定有什么东西在那里制造额外的引力。
 
根据《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)最近刊载的一项研究,来自美因茨大学、劳伦斯利物莫国家实验室的物理学家团队提出了另一种解释,他们认为导致星系旋转曲线出现异常变化的不是暗物质,而是光子。至少在一定程度上,光子是异常星系旋转曲线的来源之一,它们产生的效应不是引力,但却表现得非常像引力。
 
如果假设一定的光子质量(光子无静止质量,但有运动质量),远小于当前的上限,物理学家可以证明,这种光子质量足以在星系中产生额外的力,而这些力大致足够大,完全可以解释异常的星系旋转曲线。物理学家把这种效应描述成一种“负压”,由与光子质量有关的电磁应力引起。
 
基于克斯韦-普罗卡电动力学,这些电磁应力可以产生额外的向心力,主要作用于星际气体。研究团队称这种压力为普罗卡应力,其作用很像重力。不过,这一假说还存在一些问题。
 
一方面,从气体云中诞生的短命大质量恒将会与气体云强烈耦合,作用于气体云的普罗卡应力也会间接作用于这些恒星。然后,长寿命的中低质量恒星会产生一个问题。太阳每隔大约2.3亿年就会绕着银河系中心旋转一周,而它已经存在了46亿年,所以它已经完成了大约20次公转。根据团队的计算,在普罗卡应力的作用下,像太阳这样的中低质量恒星会有一个偏心率很高的椭圆轨道。
 
然而,事实并非如此。因此,这个模型需要进一步改进才能符合我们实际所观测到的宇宙现象。但不管怎样,由光子产生的负压确实会造成一定的作用。只是在现阶段,暗物质仍然是解释异常星系旋转曲线的最好假说。
 
暗物质对于人类来说还是非常陌生的一种天体,并且暗物质的类型也有很多。人类对于暗物质的研究也是知之甚少。产生这种异常引力究竟是什么原因?目前人类还没有研究清楚。
 
责任编辑:小小

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