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暗物質既不發出任何波段的光,也不和任何波段的光發生作用,用任何波段的探測器或望遠鏡都無法觀察到,人們怎么知道它的存在呢?
我們知道,地球圍繞太陽旋轉,為什么地球既不被太陽吸引過去也不會遠離太陽飛走呢?太陽對地球有引力,而地球圍繞太陽旋轉有一定的速度而有離心力,當太陽的引力正好等于地球的離心力時,地球就被束縛在一定的軌道上。按照牛頓定律,引力的大小與太陽和地球的質量有關,質量越大,引力就越大。如果地球的速度太大,或者太陽的質量太小,離心力大于太陽的引力時,地球就遠離太陽而去。可見,宇宙中星球、星系的穩定運動狀態都是它們的運動速度和一定質量之間平衡的結果。太大的質量太低的速度,或者太小的質量太高的速度,都不會穩定,也不可行。
八十多年前(1933年),費里茨· 茲威基驚奇地發現了一個奇特的現象:大尺度的星系團中眾多星系的相對運動速度非常高,可它們又被約束(或被限制)在星系團中不能遠離。但根據我們所觀測到的星系團質量估算出的引力卻遠小于由星系速度估算出的離心力,即質量產生的引力無法將這些星系束縛在星系團中。如果假設星系團中還有我們“看不見”但具有引力的物質,且質量足夠大時,就有可能確保星系團中眾多星系雖然速度很高也不會散開。人們把這種“看不見”但具有引力作用的物質稱為“暗物質”。可以說這是第一個暗物質存在的證據。暗物質有引力,有質量,但不發光也看不見。
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