暗物質的發現

最新 05-05

我們的宇宙，是一個紛繁的宇宙，我們之所以了解它們，是因為它們無處不在地閃爍著。然而它又是簡單的，98%由氫與氦構成，剩下的是一些較重的元素，它們大體通過引力互相維繫著，形成了恆星系，星系，星系團等等。一切都似乎那麼的清晰，那麼的簡潔。

在這裡，我們先看一看太陽系內的狀況：太陽與其行星共同圍繞一個質心旋轉，而這個質心基本上處於太陽的位置，可以看到的是基本以圓作為軌道的行星離太陽越遠，它的運轉速度越慢。我們這裡舉幾個例子。

地球軌道半徑1AU，軌道長度6.28AU，公轉周期1年，速度為6.28AU每年。天王星軌道半徑20AU，軌道長度125.6AU，公轉周期為84年，速度為1.5AU每年，顯然，地球運行速度更快，或者可以這樣說：地球離太陽更近，受到的引力更大，需要更高的速度產生離心力維持軌道。實際上，根據環繞速度公式我們可以知道，離中心天體（這裡是太陽）遠a倍，它的速度就小根號a倍。

當然，這是理想的情況。不過太陽系在複雜，也均在引力定律下分毫不差地運行。

照理說，星系也是這樣的，雖然星系不是如太陽系般由凝聚的球體一般，而是由彌散的星盤組成，但是總體上也應該服從這個規律，那就是：離中心越遠，旋轉速度越慢。不過，如果星盤間瀰漫的物質太多，那麼由內至外的軌道上，物體所受的引力減小得較慢。下面會對這個結論做出一些解釋。

中間的是星核，而旁邊的螺旋狀的是星盤，星核的密度較大

比如說，你在星盤內側，你受到了離你很近的星核的引力，然而外圍的物質對你的引力將抵消一部分力量。那麼當你移到星盤外側時，你受到了內側星盤與星核的引力，而且基本沒有向外的力抵消它，所以，如果星盤擁有足夠多的質量，那麼物體所受星系引力的大小與到星核的距離關係不大。換句話說，星系裡面，各個恆星的自轉速度都差不多。

那麼接下來請看看我們的觀測數據是怎麼樣的。這是科學家對一個星系自轉速度的觀察。