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暗物质被观测到了

作者：SLAC Press Release，葛韶锋 译
提交人：gesf （2006年8月23日 周三）
类型：news article （Chinese）
引用网址：http://www.qiji.cn/eprint/abs/3136.html
注释：August 21, 2006 - Dark Matter Observed: Most Direct Measurement of Dark Matter Allows Study of its Nature - Press Release

摘要/内容：

整个宇宙有四分之一是由难以捉摸的暗物质（Dark Matter）构成的，而如今我们已经能够独立地观察到它们的效应了。Marusa Bradac来自位于美国能源部斯坦福直线加速器中心（SLAC）的Kavli粒子天体物理和宇宙学研究所（KIPAC: Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology），他和同事们对一个离我们三十亿光年远的星系团（Galaxy Cluster）进行了这次划时代的观测。

Bradac说：“我们几十年以前就已经预言了暗物质的存在，现在我们却是观察到了这种物质。这是一项奠基性的成果。”

暗物质和普通的物质是非常不同的。由于暗物质不会发出任何光或是热，现代的望远镜无法观测到它；它看起来似乎只能通过引力与其他物质发生相互作用。相反，宇宙中能观测到的物质，比如星系（Galaxy）、恒星（Star）、气体（Gas）和行星（Planet）都是由能够发光的正常物质组成的。

以前的观测显示，宇宙中的物质只有很小一部分可以被解释成是正常物质。以前的测量没有办法分别对正常物质和暗物质进行观测，而这项新研究是第一个在这两种截然不同的物质分处在不同区域时对它们进行了观测。这些观测证明，宇宙中存在两种物质：一种可见而另一种是不可见。

通常认为宇宙中含有的暗物质的总量大概是正常物质总量的五倍左右，新的观测结果也能够支持这一结论。Doug Clowe来自亚利桑那大学，他是这项研究的成员之一，他说：“一个大部分由暗物质组成的宇宙是很荒谬的，所以我们曾尝试着去检验我们以前的考虑中是否有基本的错误。我们相信这些结果证明了暗物质确实是存在的。”

这项研究是基于对子弹星系团（Bullet Cluster）的观测。子弹星系团是一种不同寻常的宇宙结构，它实际上是两团星系迎面相遇并彼此穿过而形成的。由于两个星系团以每小时一亿英里的速度撞到一起，它们内部包含的发光物质由于相互之间存在引力之外的相互作用力，相互挤压而出现减速。但是两星系团中的暗物质由于相互之间没有这种排斥力，它们并不减速，从而直接穿过。这样就导致暗物质跑到发光物质的前面去了，这样每个星系团就分成了两部分：暗物质在前，发光物质在后。


图一：在这幅图中，子弹星系团中的暗物质已经和发光物质分开了（由Chandra X射线天文台许可转帖）。整个过程的模拟视频可以通过以下链接获得（.mov/.avi）：


图二：图中蓝色的是暗物质，红色的发光物质，两者已经分开了。

研究者们比较了发光物质的X射线图和对星系团总质量的测量结果，从而探测到了暗物质和发光物质的分离。他们观测了星系团所导致的引力透镜效应（Gravitational Lensing Effect）——在这种现象中，从星系团后部星体发出的光由于受到星系团引力的作用而发生偏折，星系团的质量越大偏折就越厉害，反之光线偏折得越大就说明星系团的质量越大——从而获得了星系团的总质量。

通过使用哈勃望远镜（Hubble Space Telescope）、麦哲伦望远镜（Magellan Telescope）以及甚大望远镜（Very Large Telescope）对光线偏折的测量，这个小组就能够还原出在子弹星系团中质量的分布情况。然后他们将之与通过Chandra X射线望远镜拍得的发光物质X射线图进行了比较，结果发现了四个独立的物质团：其中比较大的两个由暗物质组成，它们从碰撞点加速飞离；另外较小的两个由发光物质组成，它们在碰撞点附近缓慢地移动。

星系团在空间上分离成两团证明了两种物质的存在，而它们表现出的巨大差别则显示了暗物质奇异的性质。

KIPAC的主任Roger Blandford说：“这些测量是非常引人瞩目的，这项对暗物质的直接测量证明了通过间接观测了解到的暗物质性质是可靠的，这就显示我们目前探索宇宙结构所走的方向是正确的。”

这项研究将会在即将出版的《天文学期刊》（Astrophysical Journal）和《天文学期刊快报》（Astrophysical Journal Lettles）上发表。除了KIPAC的Bradac，研究组的成员还包括：来自亚利桑那大学的Douglas Clowe和Dennis Zaritsky；来自佛罗里达大学（University of Florida）的Anthony Gonzalez；哈佛-史密森天体物理中心的Maxim Markevitch、Scott Randall、 Christine Jones和William Forman；波恩大学（University of Bonn）的Tim Schrabback以及KIPAC的Phil Marshall。美国自然科学基金会（National Science Foundation）以及美国宇航局（NASA: National Aeronautics and Space Administration）资助了这项研究。这项研究还通过斯坦福直线加速器中心获得了美国能源部的资助。

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最近评论:

我的意见 (by lyggsc ) [2008-05-27]
不完全是
也许你发现的是其中的一种现在还没有发现。我在的考虑中暗物质是一个边边际很多。而且分布很广的。暗物质也是一个新类物质的总称。里面包含有许多互相交替的物质。就向食物练那样。

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