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暗物质与不同天体质光比的关系及其意义

2020-08-03 15:01:47 目录:1 领域:天文学 暗物质论文

摘要:摘要:科学家对不同天体质光比的观测事实表明,暗物质含量随不同天体空间尺度的增大而增大,其物理意义表示暗物质在空间分布上的相对均匀性。而恒星一级宇宙结构中又观测不到暗物质,据此推测暗物质不是弥漫均匀分布的,而是呈质点状分布在宇宙空间,这些质点就是恒星级黑洞,宇宙暗物质的主体是MACHO,而不是非重子粒子。。

关键词: 关键词:质光比 暗物质 均匀性 恒星级黑洞 MACHO 非重子粒子

1.暗物质问题的来源。

20世纪30年代,科学家观测星系弥散度时,发现宇宙空间中存在巨大质量的不可见的未知的东西,科学家提出了“暗物质”假说,“暗物质”确实很形象的指代了这种现象,但到目前为止,我们各种手段观测到的并不是“物质”,而只是一些无法解释的效应,所以我把这种未知来源的格外引力作用称之为“暗物质”效应。

2.暗物质是什么?

现在已知的能产生“暗物质”效应的有两大类物质:重子物质和非重子物质。产生“暗物质”效应的重子物质有星际介质、褐矮星、中子星、黑洞等不可见或者发光很微弱的天体MACHO[2]。产生“暗物质”效应的非重子物质已知的只有中微子。就考虑进去现在已知的能产生“暗物质”效应的这两大类物质的总质量,仍远不够产生所有“暗物质”效应的质量,产生“暗物质”效应的主体究竟是什么?现在仍不清楚。

3.暗物质随不同天体空间尺度的增大而增大。

在太阳系及其邻近空间体系中,人们运用各种观测暗物质的手段,均观测不到暗物质效应,证明在这约几光年的广大宇宙空间中,不存在暗物质[2]。

当把宇宙空间扩大到直径几千光年的矮星系,几乎都能观测到“暗物质”效应,质光比要大于恒星的质光比。

当把宇宙空间进一步扩大到象银河系这样直径上万光年的星系,“暗物质”效应就更加显著,质光比要大于矮星系的质光比。

随后人们比较了不同层级不同空间尺度的天体,发现了一个普遍现象,恒星的质光比<矮星系的质光比<普通星系的质光比<星系团的质光比<星系群的质光比<可观测宇宙的质光比,空间尺度的增大与质光比增大有密切的对应关系[3],强烈提示暗物质含量在大空间尺度中具有相对均匀性。

在太阳系这样几光年范围内的宇宙空间中观测不到暗物质,暗物质占总质量的0%。当宇宙空间扩展到几千光年,暗物质占总质量的比例就上升到百分之几。当宇宙空间扩展到整个可观测宇宙,暗物质占总质量就上升到85%。从恒星空间到整个可观测宇宙空间,暗物质占比从0到85%之间随空间尺度的增大而增加,基本上成正比。   

4.暗物质随不同天体空间尺度的增大而增大的物理意义。

在整个可观测宇宙中,暗物质含量随不同天体空间尺度的增大而增加,提示在整个可观测宇宙或者大尺度宇宙空间中,暗物质在空间的分布是相对均匀的。

就我们身处的银河系来说,星系旋转曲线呈平直型,星系质量随半径呈线性增加,星系密度随半径约呈线性减少[4],提示银河系暗物质在空间的分布大致是均匀。

5.与观测的冲突。

在太阳系一级的恒星系统中,却观测不到暗物质的踪影,提示恒星系统中没有暗物质。由恒星和其他成分共同构成的星系中,却含有大量暗物质,合理的推测是星系暗物质存在于除可见的恒星系统之外的其他空间之中,如果又要满足在星系范围内均匀分布的要求,那么暗物质就不可能均匀弥漫分布在整个星系空间,只能呈质点状分布在恒星系统之外的星系空间中,且质点状暗物质就整个星系空间来说,分布是相对均匀的。

6.新思路

暗物质呈质点状相对均匀分布在星系中,说明暗物质在恒星一级的空间中能演化出质点性结构,而又有一种机制阻止它们在恒星级以上的质量进一步合并增大,形成成团的不均匀分布。

现在人们只观测到两类黑洞,一类是星系中广泛分布的恒星级黑洞,另一类是星系中心的比恒星级黑洞大上百万倍的超大质量黑洞,而没有观测到中间过渡类型的中型黑洞。

合理的推测就是有某种机制,阻止中型黑洞的形成,恒星级黑洞的演化有某种循环机制,使恒星级黑洞反复循环演化。

星系中心的超大质量黑洞虽然只占星系总质量的约十万分之一,但比起星系中的其他天体,仍要大上万倍,所以能成为星系质心。相对均匀分布的质点状恒星级黑洞,为星系质量提供主要来源

7.不存在中微子之外的非重子暗物质粒子。

不存在中微子之外的非重子暗物质,探测中微子之外的非重子暗物质粒子的所有实验均未取得成功就好理解了。

8.质量是什么鬼。

暗物质占宇宙总质量约85%,可见物质只占约15%。组成原子核的所有夸克的总质量却只有原子核质量的约15%,其他约85%哪里去了?我们不太清楚,抽象归结为结合能,结合能是怎样变成质量的,不清楚。

宇宙中可见物质之外多出来的85%质量,与原子核中消失的85%质量,就没有内在的联系吗?这就要求我们搞清楚质量究竟是什么?我下一篇文章题目就叫“质量是什么鬼”,从分析质量的本质,去探索黑洞的微观结构,抽丝剥茧的厘清暗物质问题。

    参考文献:

    [1]、富坚, 杨晓峰, 闫震. 利用微引力透镜效应搜寻银河系内的重子暗物质[J]. 中国科学院上海天文台年刊, 2007(00):66-79.,

    [2]、赵敬之. 太阳系附近未发现暗物质迹象[J]. 科学, 2012(03):55-55.

    [3]、钟泽昊, 赵刚. 不同层次天体的质光比研究进展[J]. 天文学进展, 2018, 036(002):81-100.

    [4]、斯德.,买, 韩锋. 探寻银晕暗物质的一个可能方案[J]. 陕西师范大学学报(自然科学版), 1999, 27(3):60-64.

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    工作单位:台州市路桥区安监局

    所属领域:生命科学 数理科学

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