如果我们能看到暗物质,那会怎样?答案或许细思极恐!( 二 )
此外 , 人们还曾尝试通过模拟和渲染太空空间来描述暗物质 , 很大程度上基于星系形成过程中的可探测的引力表现 。 某些模拟结果启发了一些科学家提出 , 银河系和其他大多数星系可能包含着一个“暗物质晕” , 维系着星系严密的结构 , “暗物质晕”内的暗物质和普通物质一样被引力束缚在一起 。
银河系的“暗物质晕”被猜想成远远大于银河系本身的球形 , 整个银河系被舒适地环抱在它的范围中 。 有趣的是 , 2019年11月发表在《自然天文学》的一项研究显示,某些矮星系并不具备“暗物质晕”,在这些矮星系中发现的至少19个空间结构 , 其中的质量似乎都由普通物质组成 , 并非像人们所推测的那样同时容纳着暗物质和普通物质 。
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如果我们能仰望天空 , 看到暗物质光晕 , 我们几乎能肯定 , 光晕是星系保持其形状的方式 。 或者 , 如果我们能看到暗物质 , 但光晕仍然不存在 , 那我们对引力的理解可能需要重新审视 。 无论哪种情况 , 可见的暗物质都需要重新定义;神秘面纱将被揭开 , “黑暗”将消失 。 然而 , 假设向世界揭示暗物质 , 也可能带来无数其他问题需要解决 。
一些不太主流的理论认为 , 如果那里有暗物质 , 那么它就有可能构成它自己的整个结构 , 可能是行星 , 甚至可能是生命形式 。 这样 , 就有可能有一个完整的“影子宇宙”隐藏在普通视野中;目前我们还无法理解 , 但如果我们真的破解了暗物质 , 也许就能解开谜团了 。
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然而 , 这些看似反常的现象却为这场争论打开了大门 , 一些人认为 , 星系并没有随着时间的推移 , 以某种方式“丢失”了它们的暗物质……而另一些人则认为 , 这些星系中暗物质的缺失是暗物质根本不存在的证据 。 目前 , 我们无法判断哪一方是对的 , 但相信暗物质的人仍然占大多数 。 既然我们用肉眼看不到任何亚原子粒子 , 构成暗物质的粒子是我们更需要了解的东西 , 那么尽管我们可能一直被它包围着 , 我们自己可能仍然无法“看到” 。 例如 , 我们看不到空气中的单个粒子 , 但我们知道它们的存在是因为我们的呼吸能力 。
这意味着预测的暗物质晕 , 即暗物质浓度被认为特别高的地方 , 将是普通人最可见的暗物质来源 。 我们已经可以在夜空中看到银河系中某些杂乱无章、令人眼花缭乱的部分 , 因此 , 如果暗物质晕突然出现 , 它将成为银河系另一个最显著的特征 。 但在这种情况下 , 暗物质仍然是暗物质吗?既然我们对它如此感兴趣是因为它完全未知和陌生 , 如果我们能看到它 , 我们就能更轻松地研究和理解它的性质 。
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这虽然听起来很牵强 , 但也许并不像它看起来那样荒谬 。 几乎所有的可观测物质都属于同一种类型:重子物质 。 重子物质由重子构成——通常是质子和中子 。 然而非重子物质肯定也存在 , 比如说 , 电子 , 实际上就是一种非重子的粒子 , 这种粒子叫做轻子 。 我们还已经发现了其他几种轻子 , 例如τ子和μ子 , 还有中微子 。 曾经 , 中微子也像如今的暗物质一样难以捉摸 。 在科学家预言过中微子的存在之后 , 又过了超过25年的时间 , 中微子才真正地被发现 。
我们理解暗物质的过程 , 会不会也遵循着类似的轨迹呢?考虑到我们目前对暗物质所知甚少 , 也许不难想象 , “暗物质”可能也包含着各种各样的东西……所以照理说 , 暗物质可以组成一个完整的自己的元素周期表 , 在此基础上还可以形成整个未知的文明 。 或许有一天 , 我们还能和一个暗物质文明展开交流呢 。 当然啦 , 我们距离那样的时刻还有很远很远 , 但是如果暗物质是可见的 , 现代物理中最重要的问题之一就能得到解答 。 我们对于由暗物质组成的宇宙和万物——真的是万物——如何形成并运作 , 都将拥有一个前所未有的理解 。 这便是如果我们能看见暗物质的话 , 会发生的事 。
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