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有一個厚191千米、直徑7萬千米的暗物質圓環環繞地球

暗物質的發現來源於1970年左右Vera Rubin對銀河系的鄰居仙女座大星系(M31)的星系旋轉曲線的測量。

簡單來說就是測量距離星系中心不同半徑處物質的旋轉速度。得到如下的圖。橫坐標是距離星系中心的距離,縱坐標速度。學過高中物理的都知道,如果知道星系的質量分布的話,速度與距離的關係可以用開普勒定律很容易的求出來(紅線)。

補充一下質量分布是怎麼求的。原理就是,通過測量光的分布,然後猜測一些星系的年齡和恆星形成率可以算出來一個相對靠譜的光度-質量比。所以求質量分布時假設了所有物質會按一定比例發光。

另外也說明,很多人說,不會發光的就是暗物質那麼像地球行星這些不會發光只會反射光的是不是也是暗物質。實際情況時,這些物質首先佔比相對於恆星很小,其次,這些物質已經基本上考慮進來了。然而測量結果(白線)令人大跌眼鏡,在星系外圍的繞轉速度比計算得到的要快很多。

暗物質據稱占宇宙物質總質量的84%以上,但我們迄今對它了解得非常有限,比如不知道它在太陽系中的分布等等。暗物質可能環繞地球的首個證據來自對太空飛行器的觀察。過去幾年,有幾個飛行器在飛越地球時,出人意料地改變了速度。一位科學家提出,如果假設地球周圍分布有一些暗物質,就能夠解釋這些異常。

最近,一位美國天文學家又懷疑暗物質是否也影響到了人造衛星(比如GPS衛星)的運動。他利用三組GPS衛星9個月來運行的數據,計算了下地球的質量。之後發現,算得的地球質量,平均值比國際天文協會提供的數據大了大約0.005 - 0.008%。需要說明的是,計算時,已扣除相對論效應和來自日月的引力影響。

他提出,如果假設環繞地球赤道有一個厚191千米、直徑7萬千米的暗物質圓環,就能圓滿地解釋這一偏差。如果這一解釋正確,那麼GPS衛星或許還能進一步揭示暗物質的一些性質,比如組成暗物質的粒子是否有相互作用等等。


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