在我們的宇宙中有個(gè)很奇怪的現(xiàn)象,那就是所有的星系加起來(lái)的質(zhì)量,只有宇宙質(zhì)能總量的5%,高達(dá)95%的質(zhì)量和能量就藏在看不見(jiàn)的虛空中。 20世紀(jì)30年代,天文學(xué)界首次注意到了這一現(xiàn)象,因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)銀河系外側(cè)的恒星公轉(zhuǎn)速度,竟然比內(nèi)側(cè)恒星公轉(zhuǎn)速度還快,這不論在牛頓的萬(wàn)有引力還是愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論中都是不可能出現(xiàn)的情況,因?yàn)樾窍低鈧?cè)的恒星受到的引力本身就比星系內(nèi)側(cè)的恒星弱,如果再保持高轉(zhuǎn)速的話很容易就會(huì)脫離星系的引力掌控,成為流浪恒星。 更嚴(yán)重一點(diǎn)的話,由于恒星公轉(zhuǎn)速度的失調(diào),整個(gè)星系都會(huì)因此分崩離析才對(duì),然而事實(shí)卻是銀河系完好無(wú)損,宇宙中其他星系也完好無(wú)損。 這讓天文學(xué)家們意識(shí)到,銀河系內(nèi)一定還有著我們還未發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)在提供額外的引力,因此外側(cè)恒星的公轉(zhuǎn)速度才能這么快而不被甩出去,而充當(dāng)這種星系粘合劑的物質(zhì),被天文學(xué)家們命名為暗物質(zhì),它提供引力的同時(shí)不和其他任何物質(zhì)發(fā)生作用。 保守估計(jì),宇宙中每個(gè)星系附近都有著5倍于星系質(zhì)量的暗物質(zhì)存在,它們所形成的暗物質(zhì)暈也要比星系本體大很多倍,因此有天文學(xué)家認(rèn)為銀河系和仙女座現(xiàn)在已經(jīng)撞上了,因?yàn)檫@兩個(gè)星系附近的暗物質(zhì)可能已經(jīng)開始接觸了。 但就是在這種情況下,韋伯望遠(yuǎn)鏡卻發(fā)現(xiàn)了一個(gè)幾乎不存在暗物質(zhì)的星系,它的編號(hào)是NGC 1277。 在這個(gè)奇怪的星系中心,有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞,這個(gè)黑洞的質(zhì)量占到了星系總質(zhì)量的59%,相較之下銀河系有4000億顆恒星,但中心的人馬座a*黑洞質(zhì)量只相當(dāng)于太陽(yáng)的440萬(wàn)倍,連整個(gè)星系總質(zhì)量的零頭都不到。 在黑洞質(zhì)量占比星系近6成的情況下,這個(gè)星系內(nèi)的恒星不需要暗物質(zhì)的額外引力就能穩(wěn)定繞黑洞公轉(zhuǎn),也就是說(shuō)這個(gè)星系附近幾乎不存在暗物質(zhì),然而天文學(xué)家通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)事情遠(yuǎn)沒(méi)有表面看起來(lái)那么簡(jiǎn)單。 因?yàn)樗麄冊(cè)谶@個(gè)星系的附近,還發(fā)現(xiàn)了其他的大質(zhì)量星系,且它們的光暈顯示這些星系在遙遠(yuǎn)的過(guò)去都從NGC 1277身上汲取過(guò)質(zhì)量,也就是說(shuō)這個(gè)星系的質(zhì)量和暗物質(zhì)都曾被其他大質(zhì)量星系剝奪過(guò),一來(lái)二去再加上NGC 1277身上的超大質(zhì)量黑洞,最終形成了這個(gè)幾乎不存在暗物質(zhì)的星系。 不過(guò)雖然它不含暗物質(zhì),但卻擁有很多暗能量,因?yàn)榘滴镔|(zhì)占比只有宇宙的25%,而暗能量有70%,在這種情況下這個(gè)星系也會(huì)因?yàn)榘的芰繉?dǎo)致的宇宙加速膨脹而不斷遠(yuǎn)離地球,并最終消散在地球的光追之外。 總體來(lái)看不論是暗物質(zhì)還是暗能量,它們才是宇宙的主流,而我們看到的所有星系在背后都受到它們的影響而不自知,在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)隨著對(duì)暗物質(zhì)和暗能量的進(jìn)一步了解,也許天文學(xué)家能徹底解開的宇宙演化的秘密。 |
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