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星系的流动

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发现拉尼亚凯亚并非该团队本来的目的。他们是在努力解答关于宇宙本质的一些长期悬而未决的基本问题时,碰巧得到了这一发现。
 
近一个世纪之前,科学家就知道宇宙在膨胀,从而拉动星系远离彼此,正如膨胀气球表面的圆点互相分开一样。然而在最近十几年他们又认识到,如果星系只受宇宙膨胀影响的话,大多数星系相互远离的速度都应该比实际观测结果更快。还有一个较为局域性的力量也在发挥作用——来自周围其他物质聚集体的引力拖曳能够抵消星系随宇宙膨胀的运动。星系实际的运动速度是源于宇宙膨胀的星系运动和源于星系局域环境的运动的总和,而后者被称为本动速度。
 
把我们能看到的所有星系里的恒星、所有的气体和其他我们知道的普通物质都加到一起,产生的引力还是不足以解释星系的本动速度,差了一个数量级。出于无知,我们天文学家称呼这些缺少的部分为“暗物质”。我们相信,暗物质粒子和宇宙其他成分只通过引力相互作用,不会通过其他力(如电磁力)作用,并且暗物质补足了要解释观测到的星系速度所“缺少”的引力。科学家认为,星系位于暗物质池塘的深处——暗物质像隐形的脚手架,星系围绕着它们不断聚集成长。
 
塔利团队和其他研究者意识到,创建星系流和本动速度的地图能够揭示暗物质在宇宙里的隐形分布,从而通过它们对星系运动的引力作用来发现这种神秘物质的最大集合体。如果星系的流动方向都指向一个特定的点,我们就可以假设这些星系都受到一个高物质密度区域的引力作用,从而被拖向了这个点。
 
他们同样意识到,弄清楚宇宙中所有形式物质的密度和分布,有助于解决另一个更深奥的题:宇宙不仅在膨胀,而且这种膨胀还在不断加速。这种行为就像抛向空中的石头向天空直冲而去并不落回地面一样违背常理。驱动这种奇怪现象的力量被叫做“暗能量”,它对宇宙的未来有着深远的影响。加速膨胀意味着宇宙最终会经历一个冷却的死亡过程——大部分的星系会以不断加快的速度快速远离彼此,直到每个星系中的每颗恒星都死去,所有物质都冷却到绝对零度,最终的黑暗就会降临宇宙。但想要明确知道宇宙最终的结局,不仅需要确定暗能量到底是什么,还需要知道宇宙中有多少物质:如果物质密度足够高,在物质的自引力作用下,我们的宇宙在遥远未来就能够把膨胀反转为塌缩。或者,宇宙物质密度恰好在一个平衡点上,能够实现一个不断减缓但是无限持续的膨胀过程。
 
为了测量宇宙普通物质和暗物质密度,塔利团队开始绘制星系流,这最终引领他们发现了拉尼亚凯亚。

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天文科普

蝴蝶星云

2020-10-12 11:58:29

天文科普

火星上有光源向地球发出脉冲光

2020-10-12 12:09:00

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