暗物质？ 还是未知的重力场源？

宇宙中存在一种不发光也不反光、只能通过重力感觉到它存在的神秘物质——暗物质，它的数量还是一般物质的5倍以上。 一个经典的观测证据便是星系外围天体的角速度。

根据经典牛顿力学，远离星系核心的区域因为重力随距离的指数下降，轨道角速度也应该随之降低（图左）。 但观测结果表明，星系边缘天体的轨道角速度并没有按照经典牛顿力学的预测降低（图右）。 似乎有某种看不见的物质增加了星系边缘的重力，维持高出理论预期的速度。

这是暗物质被提出的最早论述之一，”一种不发光的神秘物质，几乎主宰宇宙中的重力。 “

虽然暗物质目前是热门的主流理论，但还是有许多科学家研究着这”未知重力场源”的替代理论，Modified Newtonian dynamics （MOND）便是其中一种。

MOND最早在40年前就被提出，将经典牛顿力学改良以适应宇宙中不同的环境。 例如星系边缘受到星系核心的重力远小于太阳系附近的尺度，万有引力中的平方反比定律或许只是一种近似，真实情况可能要再加上一些修正。验证MOND的方法是检测不同类型的星系，如果星系外围的角速度是由暗物质造成，那么个别星系应该会因为暗物质含量的多寡，影响其边缘的轨道速度。 如果MOND才是正解，那么不同星系、类型的天体运动都应该能以同一条公式来描述。 最近南韩学者Kyu-Hyun Chae提出新的研究，提供超过30个椭圆星系的星系边缘轨道速度的观测分析。

结果显示椭圆星系边缘的轨道行为与先前针对螺旋星系的分析有统计上的近似，为MOND理论提出支持。究竟宇宙中这个神秘的未知重力场源是何方神圣，科学家们正在使用”奥坎的剃刀（Ockham’s Razor）”梳理出可以信服
的结果。 （编译/虞景翔）

数据来源：AAS NOVA

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