天文讲座-暗物质与暗能量 共29页
黑洞不断地吞噬物质
微观世界里的鬼粒子
——中微子
中微子
• 中微子是一种基本粒子， 不带电，质量极小，几乎 不与其他物质作用，在自 然界广泛存在。
• 核反应堆发电（核裂变） 、太阳发光（核聚变）、 天然放射性（贝塔衰变） 、超新星爆发、宇宙射线 等等都有中微子产生。
• 太阳内部核反应产生大量 中微子，每秒钟通过我们 眼睛的中微子数以十亿计 。
中微子的证实
• 由于中微子只参与非常微 弱的弱相互作用，在100 亿个中微子中只有一个会 与物质发生反应，因此中 微子的检测非常困难。
• 从1931年提出直到1956 年，这项试验才由美国物 理学家弗雷德里克·莱因 斯完成，从而证实了中微 子的存在。为此，他获得 了2019年诺贝尔物理学奖。
相对论是现
存在证据
• 支持暗能量的主要证据有两个： • 一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明，宇
宙在加速膨胀，星系膨胀的速度不象哈勃定律描 述的那样，是恒定的，而是在不断加速。加速膨 胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的"暗能量 "。 • 另一个证据来自于近年对微波背景辐射的研究精 确地测量出宇宙中物质的总密度。普通物质与暗 物质加起来大约只占其1/3左右，所以仍有约2/3 的短缺。这一短缺的物质称为暗能量。 • 暗能量在宇宙中占总物质的73％。
发现过程-能量亏损与能量守恒？
• 中子在衰变成质子和 电子即β衰变时，能量 会出现亏损，电子只 带走了它应该带走的 能量的一部分，还有 一部分能量失踪了！
• 物理学上著名的哥本 哈根学派鼻祖尼尔斯· 玻尔据此认为，β衰变 过程中能量守恒定律 失效。
泡利预言
• 1931年春，国际核物理会 议在罗马召开，泡利在会 上提出，能量亏损的原因 是因为中子作为一种大质 量的中性粒子在衰变过程 中变成了质子、电子和一 种质量小的中性粒子，正 是这种小质量粒子将能量 带走了。β衰变过程中能 量守恒定律仍然是正确的。 泡利预言的这个窃走能量 的“小偷”就是中微子。
已知的宇宙
• 宇宙中普通物质占4% • （如树木、桌子，由分
子、原子构成） • 23%为暗物质 • 73%是暗能量。
暗物质
• 暗物质：暗物质是指那些自身不发射电磁 辐射，也不与电磁波相互作用的一种物质。 人们目前只能通过引力产生的效应得知宇 宙中有大量暗物质的存在。
• 已经知道的两种暗物质--黑洞、中微子 • 但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小
由于高质量而产
生的力量，使得 任何靠近黑洞的 物体都会被它吸 进去。黑洞开始 吞噬恒星的外壳， 但黑洞并不能吞 噬如此多的物质， 黑洞会释放一部 分物质，射出两 道纯能量——伽 马射线。
黑洞的蒸发
黑洞也有灭亡的那天
，按照霍金的理论， 在量子物理中，有一 种名为“隧道效应”的 现象，即在量子力学 有透过势垒的波函数 ，这表明在势垒的另 一边，粒子具有一定 的概率，粒子贯穿势 垒。对于黑洞的边界 就相当于一堵能量相 当高的势垒，但粒子 仍有可能出去。
代物理学基础理 论之一，认为任 何物质在真空中 的速度无法超过 光速。
挑战经典 ——超越光速之谜
• 2019年9月意大利格兰萨索国家 实验室的科研人员在一个名为 OPERA的实验项目中，接收到 了来自距离730公里外的欧洲核 子研究中心的中微子，并意外 测得它竟然“跑”得比光快了60纳 秒。
• 在许多物理学家的质疑中，11 月17日，该研究团队再次发布 报告称，已通过二次检验，获 得了与第一次实验相同的结果 ，且以此排除了实验过程存在 错误的可能性。
中微子的应用
• 具有最强的穿透力，能穿越地球直径那么厚的物 质。
• 其中可能的应用之一就是中微子通讯。由于地球 球面，加上表面建筑物、地形的遮挡，电磁波长 距离传送要通过通讯卫星和地面站。而中微子可 以直透地球，它在穿过地球时损耗很小，用高能 加速器产生10亿电子伏特的中微子穿过地球时只 衰减千分之一。
的，暗物质中的绝大部分现在还不清楚。
宇宙中的无底洞 ——黑洞
• 黑洞是一种密度极大、引力极强的天体， 就连光也不能逃脱。所以我们无法直接观 测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围 天体的作用和影响来间接观测或推测到它 的存在。
部分双星 系统中存 在黑洞
产生过程
黑洞的产生过程类似于中子 星的产生过程。
暗物质与暗能量
——微观世界的粒子物理与宇观世 界的宇宙学结合的研究新特点
世纪谜题
21世纪初科学最大的谜是暗物质和暗能量 。它们的存在，向全世界年轻的科学家提 出了挑战。 暗物质存在于人类已知的物质之外，人们 目前知道它的存在，但不知道它是什么， 它的构成也和人类已知的物质不同。
暗能量可以使物质的质量反应前后的物质有少量的质量差，这个差 异转化成了巨大的能量。
当一颗恒星衰老时，它的热 核反应已经耗尽了中心的燃 料，由中心产生的能量不足 以承担起外壳巨大的重量。 在外壳的重压之下，核心开 始坍缩，物质将不可阻挡地 向着中心点进军，直到最后 形成体积无限小、密度无限 大的星体。
热核反应：氢→氦→锂→铍 →硼…
黑洞形成与中子星的区别
在黑洞情况下，
由于恒星核心 的质量大到使 收缩过程无休 止地进行下去， 中子本身在挤 压引力自身的 吸引下被碾为 粉末，剩下来 的是一个密度 高到难以想象 的物质。
• 2019/11/2 文汇报以整个版面报 道了《超光速震撼》
• 2019年3月23日，据著名期刊美国《科学》 杂志网站报道，中微子速度超光速结果终 于有了解释：GPS信号接收器和PC之间的 光缆没接好导致的系统误差造成了这一假 象。
• 实验人员使用ICARUS接收器重新测量来自 GERN的中微子的速度，发现中微子速度刚 好是光速，并没有出现超光速效应。
• 从南美洲可以使用中微子束穿过地球直接传至北 京。将中微子束加以调制，就可以使其包含有用 信息，在地球上任意两点进行通讯联系，无需昂 贵而复杂的卫星或微波站。
暗能量
——现代物理晴空中的一整块乌云
在物理宇宙学中，暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的 难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结 果的解释中最为流行的一种。
宇宙中的暗物质和暗能量
宇宙中的暗物质和暗能量在我们所熟知的宇宙中，暗物质和暗能量是两个神秘而又引人瞩目的概念。
它们是构成宇宙的重要组成部分，却又极其难以被观测和理解。
本文将探讨宇宙中的暗物质和暗能量，以及它们对宇宙演化的重要意义。
一、暗物质：宇宙中的隐形力量暗物质，顾名思义，是一种不发光、不与电磁波相互作用的物质。
在宇宙中，暗物质占据着绝大部分的比例，约占宇宙总质量的27%。
然而，我们却无法直接观测到暗物质，它宛如一个隐形的力量，只能通过间接的天文观测和理论推测来认识它的存在。
暗物质最重要的证据之一来自于星系旋转曲线的观测。
根据牛顿力学的理论，我们预期星系中的物体离开星系中心后速度会递减，但观测结果却显示了完全相反的情况。
星系的恒星和气体在远离中心的轨道上具有高速度，这表明星系中存在着额外的引力源。
暗物质被视为解释这种现象的最佳候选者，它通过引力相互作用影响着星系中的可见物质运动。
此外，宇宙微波背景辐射的研究也提供了暗物质存在的证据。
宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸后剩余下的热辐射，通过对其温度分布的观测研究，科学家们发现，只有假设存在暗物质，并通过暗物质的引力作用，我们才能解释宇宙背景辐射的密度涟漪分布。
暗物质的本质依然是一个谜，科学家们提出了一些理论模型来解释它的组成，如超对称理论和阿克西恩理论等。
然而，迄今为止，还没有观测实验能够直接揭示暗物质的本质。
对于暗物质的研究仍然是当前宇宙学的重要课题之一。
二、暗能量：加速膨胀的推动力暗能量是另一个神秘的存在，它是一种反重力效应的能量形式，可以推动宇宙的加速膨胀。
根据观测数据表明，暗能量占据了宇宙总质能的约68%，比暗物质还要更多。
暗能量的存在最早由对超新星爆发的观测研究得出，当大型星系团中的超新星爆发时，科学家们观测到远离中心的超新星亮度比预期要高，这可以解释为暗能量的推动效应，使得宇宙膨胀速度越来越快。
暗能量的性质和来源同样是一个谜。
一种被广泛接受的解释是，它是宇宙真空的一种属性，被称为“宇宙常数”。
揭秘宇宙之谜——暗物质与暗能量
揭秘宇宙之谜——暗物质与暗能量在浩瀚的宇宙中，存在着许多人类尚未解答的谜题，其中最令人着迷的莫过于暗物质和暗能量。
这两个概念虽然听起来充满神秘感，却是现代物理学和天文学研究的前沿话题。
暗物质是一种无法直接观测到的物质，不发光也不吸收光线，因此不能通过常规的天文望远镜来检测。
科学家之所以推断其存在，是因为它对宇宙中的星系旋转速度、星系团的动力学行为以及宇宙大尺度结构的形成有着不可忽视的影响。
如果没有暗物质的引力作用，我们现有的物理定律难以解释这些现象。
暗能量则更加神秘，它是宇宙加速膨胀的幕后推手。
在1998年通过对Ia型超新星的观测揭示出宇宙膨胀速度不仅没有减缓，反而在加快。
这一发现震惊了科学界，因为按照当时的物理学理论，宇宙膨胀应该是减速的。
为了解释这一现象，科学家们提出了暗能量的概念，认为它是一种充斥在整个空间中的能量形式，推动着宇宙的加速膨胀。
尽管暗物质和暗能量的存在已经得到广泛认可，但它们的真身仍是一个谜。
目前流行的理论认为，暗物质可能是由一种或几种未知粒子组成，这些粒子不参与电磁相互作用，因此无法被直接观测。
而暗能量的本质更是众说纷纭，有的科学家认为它可能与量子场论中的真空能有关，也有研究者探索其他可能性。
研究暗物质和暗能量不仅对于理解宇宙的基本规律至关重要，也对我们自身的未来有着深远影响。
例如，如果能够揭开暗物质的面纱，可能会带来新的物理理论和技术革命；而了解暗能量的性质，则可能为解决能源问题甚至实现星际旅行提供线索。
尽管目前我们对暗物质和暗能量的了解还非常有限，但是科学家们正在利用地下实验室、粒子加速器、深空探测等手段进行探索。
随着技术的进步和理论的发展，我们或许能够在不久的将来揭开它们神秘的面纱，解锁宇宙更深层次的秘密。
在追求知识的道路上，暗物质与暗能量如同两扇待开启的大门，背后隐藏着宇宙的真相。
我们对它们的认识每深入一层，对宇宙的理解就会提升一步。
这是一场漫长而艰巨的探索，但也是充满希望和梦想的旅程。
天文学概念知识：宇宙学中的暗物质和暗能量的物理意义
天文学概念知识：宇宙学中的暗物质和暗能量的物理意义在宇宙学研究中，暗物质和暗能量是两个极其重要的概念。
它们对于我们理解宇宙的演化和结构都有着至关重要的意义。
本文将从物理意义和研究进展两个方面来探讨暗物质和暗能量的相关问题。
一、物理意义1.暗物质暗物质是宇宙中一种尚未被发现的物质，因其不与电磁波相互作用，所以不能被直接观测到。
目前，对于暗物质的存在、组成、性质等还存在很多未知的问题。
但通过对宇宙学和天体物理学的研究，我们可以借助间接观测的手段，来推测暗物质存在的证据。
暗物质的物理意义，在于它对宇宙的形成和演化起到了重要的作用。
宇宙的加速膨胀、星系的旋转速度、星系团的质量、宇宙微波背景辐射等现象，都表明暗物质存在，并且它是构成宇宙90%以上物质的主要组成部分。
只有理解暗物质，我们才能更好地研究宇宙的结构和演化，推理宇宙的结构演化史和未来的发展方向。
2.暗能量暗能量是宇宙中一种压强为负的能量形式，它的存在使得宇宙加速膨胀。
相比之下，普通的物质（如可见星系中的星体、尘埃和气体等）和辐射（如宇宙射线、X射线、光、微波辐射等）对宇宙的加速膨胀都是起减速作用的。
目前，对于暗能量的本质还没有达成共识，它的产生和由何种粒子、能级等组成依然存在着很多科学家的争议。
暗能量的物理意义，在于它对宇宙学研究及宇宙的演化方向产生了重大影响。
它是宇宙演化的基础性驱动力，改变了宇宙膨胀的性质，推动了未来的宇宙演化，影响了宇宙的总体结构。
加速膨胀的宇宙具有不同于减速膨胀（或收缩）宇宙的性质，这意味着对于宇宙与普遍理论的关系、物理规律的变化和宇宙结构的表现等都带着新的挑战和机遇。
二、研究进展1.暗物质经过几十年的研究，暗物质的存在已经被普遍接受，并在很多宇宙学理论和模型中被广泛应用。
但暗物质的本质至今仍然未被确认。
目前，关于暗物质性质的研究主要有两种思路：一是探测暗物质的粒子性质（暗物质粒子研究），二是通过观察宇宙的结构和演化，对暗物质的性质做出推测（宇宙学研究）。
理解黑暗物质和暗能量
理解黑暗物质和暗能量近年来，人们对黑暗物质和暗能量的研究越来越深入，但这两个概念始终还是比较抽象的。
那么，什么是黑暗物质和暗能量呢？它们又有什么特性和作用呢？本文将从理论模型到实验结果，从宇宙到粒子，一步步为大家揭开这个谜题。
一、黑暗物质黑暗物质首先是通过天文学观测而发现的一种奇怪物质。
在20世纪80年代，天文学家利用体积观测到了许多沿银河系周围运动的恒星。
因为这些恒星的高速运动，被人们称为高速运动星轨道问题（或银河系旋转问题）。
根据牛顿力学和运动定律，这些恒星应该逃离银河系。
然而这些恒星没有离开，它们笼罩在黑暗物质的引力场内，也就是说，黑暗物质的质量在恒星周围组成了巨大的引力场帮助恒星运动。
这个引力场唯一的理解就是，这些恒星受到了由银河系外黑暗物质团块所组成的引力场的作用，而这个物质是天文学家从其他物质计量中未能观测到的，因此被称为“黑暗物质”。
在宇宙中，也有不少明显跟恒星和尘埃不同、但又有明显跟白矮星、中子星和黑洞也不同的天体，例如对恒星束缚更为强烈、重力波和引力透镜现象中表现出清晰不同、在回响和消光方面表现不同等。
它们所显示的明显星系外物质在天文学上被认为也是黑暗物质。
黑暗物质的密度是银河系等天体的可见物质的5倍以上，同时，更长的星系运动、更高的温度分析和更远的银河系中的黑洞应该包含更多的黑暗物质，该数据已卓有成效地预测了哪些邻近星系的数量和星系结构，而且成功地证实了耗散运动（星系形成和并行）是由于大量存在的黑暗物质形成引力场而出现的。
二、暗能量暗能量是相对于黑暗物质而言的，指导致宇宙加速膨胀的一种source,同时它也是宇宙能量守恒原则在引力方程中的表现形式。
暗能量由于我们无法观测到，所以被称为“暗”能量。
对暗能量最早的观测是由两组独立的天文学家完成的，又因为这个现象而被称为“偏远II超新星实验”。
它是研究暗能量的重大里程碑，奠定了关于暗能量存在的事实，并且得到了诺贝尔物理学奖的奖励。
值得一提的是，暗能量是推动宇宙加速膨胀的主要力量。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量什么是暗物质暗物质（Dark Matter）是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。
暗物质的密度非常小，但是数量非常庞大。
自从牛顿发现了万有引力定律以来, 人们就一直尝试用引力理论来解释各种天体的运动规律, 在这个过程中, “暗物质”的概念很早就已经形成了。
现代意义下的暗物质概念是瑞士天文学家家弗里兹·兹威基（Fritz Zwicky）早在1933 年研究后发星系团中星系运动的速度弥散时就提出来了。
他根据所测得的星系速度弥散并应用维理定理得到了后发星系团的质光比, 发现其比太阳的质光比要大400 倍左右。
1934 年，他在研究星系团中星系的轨道速度时，为了解释“缺失的物质”问题而正式提出了暗物质的概念．但当时并没引起太多的关注，直到40 年后，人们在研究星系中恒星的运动时遇到类似的困难: 人们发现如果仅考虑可见( 发光) 物体彼此之间的相互吸引力，那么各式各样的发光天体( 包括恒星、恒星团、气状星云，或整个星系) 运动的速度要比人们预想的快一些。
暗物质存在最直接的证据来自于漩涡星系旋转曲线的测量。
通常测量的旋转曲线在距离星系中心很远的地方会变平, 并且一直延伸到可见的星系盘边缘以外很远的地方都不会下降。
如果没有暗物质存在, 很容易得到在距离很远的地方旋转速度会随距离下降: v(r)= GM(r)! r ∝1!r因此, 平坦的旋转曲线就意味着星系中包含了更多的物质。
2003 年，Wilkinson 微波背景各向异性探测( WMAP) 、Sloan数字巡天( SDSS) 和最近的超新星( SN) 等天文观测以其对宇宙学参数的精确测量，进一步有力地证实了暗物质的存在．这在人类探索宇宙奥秘和物质基本结构的道路上无疑是一个光辉的成就．最新数据显示，在宇宙能量构成中，暗能量占72%，暗物质占23%，重子类物质只占了5%左右．暗物质的探测暗物质的探测可以分为如下3 种方法。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量导言：暗物质与暗能量是当今天文学领域中备受关注的热门话题。
它们是构成宇宙的重要组成部分，能够影响到宇宙的演化和结构形成。
本文将深入探讨暗物质与暗能量的概念、性质以及它们对宇宙演化的影响。
一、暗物质的概念与性质1.1 暗物质的定义暗物质是一种无法直接探测到的物质形式，不与电磁辐射相互作用，因此无法在实验室中观测到。
然而，通过对天体运动的观测和宇宙背景辐射的分析，科学家们认为暗物质存在于宇宙中，占据着巨大的比例。
1.2 暗物质的组成目前，科学家还不清楚暗物质的确切组成。
理论上，暗物质可能由一种或多种新型粒子组成，这些粒子与我们熟知的基本粒子不同。
暗物质粒子所具有的性质，仍是科学探索的课题。
1.3 暗物质的重要性虽然暗物质不直接与电磁辐射相互作用，但它通过引力与其他物质相互作用，对宇宙的演化产生了巨大的影响。
暗物质的引力作用维持着星系的稳定、决定了星系的形态结构，并在宇宙大尺度结构的形成过程中发挥重要作用。
二、暗能量的概念与性质2.1 暗能量的定义暗能量是一种解释宇宙加速膨胀现象的假设能量。
它是存在于宇宙各处的均匀能量场，填满了整个宇宙空间。
2.2 暗能量的特点暗能量具有负压力，这种压力表现为负的引力效应，使得宇宙膨胀加速。
暗能量的密度是恒定的，因此随着宇宙的膨胀，暗能量会不断增加。
2.3 暗能量的研究意义暗能量的存在及其引起的宇宙加速膨胀现象仍然是科学难题。
科学家们希望通过深入研究暗能量的性质，揭示宇宙的演化规律，推动宇宙学理论的发展。
三、暗物质与暗能量的关系与影响3.1 暗物质与暗能量的对比虽然暗物质与暗能量都是宇宙中未知的成分，但它们在多个方面存在显著差异。
暗物质通过引力影响星系尺度结构的演化，而暗能量则主要影响宇宙的整体膨胀。
3.2 暗物质与暗能量的共同作用虽然暗物质与暗能量的性质不同，但它们的作用共同影响着宇宙的演化：暗物质的引力凝聚了可观测物质和星系结构，而暗能量则促使宇宙膨胀加速。
理解银河系中的暗物质和暗能量
理解银河系中的暗物质和暗能量当人们谈论宇宙时，难免会提到银河系。
在很长一段时间里，人们通过天文观测和科学研究了解到了银河系的结构、星系分布情况等方面。
然而，随着科学技术的发展，人们逐渐意识到银河系的构成可能比我们想象的更为复杂，其中就包含着神秘的暗物质和暗能量。
何谓暗物质暗物质，顾名思义就是藏在宇宙中的无形物质，与我们所熟悉的物质有着本质的区别。
就目前所知，暗物质的密度约占银河系总质量的5/6，可谓是银河系“隐形”的主要原因之一。
那么，暗物质到底是什么呢？我们知道，构成物质的基本粒子包括质子、中子、电子等，它们可以通过物理实验和观测手段被检测到。
而暗物质却不同，它不与电磁波相互作用，不发光、不发热、不发射射线，因此也就无法直接被探测到。
一些科学家认为，暗物质可能由一些新型基本粒子构成，它们不像常见物质那样受到电磁力的约束，但却具有重力作用。
换句话说，暗物质能够通过重力影响可见物质的运动，比如引起恒星轨道的偏移等。
此外，根据宇宙背景辐射的测量数据，暗物质的密度分布也可以推算出大概的分布情况。
暗物质的存在并非建立在纯粹的推测之上，它背后有航天探测、天文观测等科学研究作为支撑。
但由于科学技术和仪器的限制，我们还无法直接探测到暗物质，这一问题成为了众多科学家争论的焦点之一。
暗物质的研究意义探索暗物质的原理和分布情况，对于了解银河系的演化历程和宇宙的结构演变具有重要意义。
通过量化暗物质的分布、形态、密度等信息，我们可以进一步验证和完善天体物理学的理论模型，推动相关研究领域的发展。
此外，暗物质在宇宙学、天体物理学和粒子物理学等多个领域都有重要应用，可以帮助人们更深入地认识宇宙的本质和规律。
何谓暗能量除了暗物质，银河系中还隐藏着另一项神秘成分，那就是暗能量。
暗能量是指一种不明确的能量，其存在主要是为了解释暗物质所带来的重力影响偏差。
根据文献资料，暗能量在宇宙形成的早期就已经存在，它带来的反重力效应是导致宇宙膨胀加速的主要原因。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量张天高耀文二宇社七班当我们来到没有光污染的郊区，或者到更远的农村，仰望夜空繁星闪烁时，才会感受到宇宙的广大和自己的渺小。
此时便会产生无数的疑问，星星到底是什么？是萤火虫还是天上的街市？宇宙深处是什么？宇宙有边缘吗？宇宙是怎样产生的？将来有一天宇宙会不会消失掉？为了寻找这些答案。
人类自古以来就付出了艰苦的努力,其中取得了不少成就,也诞生了很多天文学家，哥白尼告诉我们地球不是宇宙的中心，太阳才是宇宙的中心。
牛顿告诉我们所有天体之间都存在相互的吸引力，称为万有引力。
美国科学家汉斯贝特告诉我们，太阳之所以能够发光，是因为在它的中心进行着原子核的聚变反应，放出能量。
著明天文学家哈勃观测发现我们居住的宇宙在膨胀。
随着天文学的飞速发展，浩瀚的宇宙似乎不再那么神秘，人们感到欢欣鼓舞。
可是笑容还没有散去，新的天文学难题便接连出现。
在宇宙学方面，仅神秘的暗物质和暗能量便使得科学家们一筹莫展。
不过，说起暗物质和暗能量，还得从宇宙大爆炸说起。
天文学家哈勃通过观测恒星的光谱，发现绝大多数的恒星都发生红移，而且距离越远的恒星远离的速度越快。
由多普勒效应可知,周围的恒星都在离我们而去，这似乎暗示地球又成了宇宙的中心了，其实不然。
打个比方，就像气球上任意两个点，吹气球时，随着气球的膨胀，气球上任意两个点间的距离会迅速拉大，但气球上任意一点都不是中心。
所以哈勃的发现告诉我们的是，所有星系都在远离的事实表明，我们的宇宙正在膨胀，而非原先以为是稳恒的。
如果宇宙现在正在膨胀，那么沿时间回溯，以前宇宙肯定比现在小，则肯定有那么一个时刻，宇宙中所有东西都聚集在一起，宇宙必然有个起点！(具体的大爆炸理论见我的读书报告会：Big Bang- 宇宙大爆炸.)在之后的暴涨理论中，我们知道了宇宙在诞生之初经历了一个急速膨胀的过程，之后再以较慢的速度膨胀。
而且2001年MAP卫星最终测量结果发现我们的宇宙确实是刚好平直的。
既然如此，那么整个宇宙的质量密度应该正好在临界值，然而把我们所能见的所有恒星行星星云都包括在内，质量密度也远远不足以使宇宙呈平直形状。
暗物质与暗能量
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
10
暗物质的性质
暗物质不发光，却有引力。 宇宙中暗物质比可见物质多得多。 暗物质粒子的主要性质： 1）长寿命； 2）主要是冷的（质量大）； 3）作用弱。 主要暗物质粒子不可能是普通物质粒子。 主要暗物质粒子不可能是普通物质粒子。 “过尽千帆皆不是（温庭筠 ）”！ 可能候选者： 可能候选者：Neutralino、Axion等。 、 等
nγ ≈ 400(T/2.7K)3 cm-3
• Hubble关系：
Z=(λ-λe)/λe=(H0/c)D
H0=100h0 km/(s.Mpc) h0 ≈ 0.71±0.07 ±
• 重子-光子比： η = nB/nγ ∼ 10-10 • 轻核素丰度： 4He：0.22≤Y≤0.24 ≤ ≤ D/H≥1.8×10-5 (D+3He)/H≤1.0 ×10-4 7Li/H≈ (1.0-1.4) ×10-10 • 宇宙年龄： tgc =(1.5±0.4) ×1010年 ± 1/H0= (1.38 ± 0.14) ×1010 年
DL(z) = [Lp/(4πF)]1/2 π
Hubble常数
2011年11月26日
& H (t ) = R / R
陆 埮
&& & q = −RR/ R =
= Ω 2 ρc 2
29
中科院 紫金山天文台
两个可观测参数
Hubble常数 减速因子
& H (t ) = R / R
H Ω
&&R/ R2 = 1 ρ = 1 Ω q = −R & 2 ρc 2
4πG 3
(ρ +
宇宙中的暗物质与暗能量
宇宙中的暗物质与暗能量宇宙是我们所处的广袤空间，其中包含着无数的恒星、行星和星系。
然而，我们也知道，宇宙中的物质并不仅仅是我们能直接观测到的可见物质，还存在着一种神秘的成分，被称为暗物质和暗能量。
在本文中，我们将探讨宇宙中的暗物质和暗能量的特性和作用。
一、暗物质暗物质是构成宇宙的重要组成部分，它是一种不能直接观测到的物质。
然而，通过宇宙学和天文观测，科学家们推测出宇宙中大约有27%的暗物质。
1. 特性暗物质具有一些独特的特性。
首先，暗物质不与电磁辐射发生相互作用，因此无法通过光学或电磁波观测到。
其次，暗物质对重力非常敏感，它会通过引力影响可见物质的运动轨迹。
2. 作用尽管无法直接观测到，暗物质在宇宙中发挥着重要的作用。
首先，暗物质对星系和星系团的形成和演化起着关键作用。
它的引力作用使得星系聚集在一起，形成庞大的星系团。
其次，暗物质还对宇宙的大尺度结构起到了重要的影响，它通过引力促使宇宙中的物质在空间上形成网状结构。
二、暗能量暗能量是宇宙中另一个神秘的成分，约占据宇宙总能量的68%。
暗能量是一种具有负压力的能量，它的存在和性质仍然不完全清楚。
1. 特性暗能量的特性使得科学家们对其产生了浓厚的兴趣和探索。
暗能量与暗物质不同，它不具备质量和体积，可以填满整个宇宙空间。
同时，暗能量还表现出负压力，这种压力可以抵消引力，推动宇宙的加速膨胀。
2. 作用对于暗能量的作用，科学家们目前仍在不断研究和推测。
暗能量推动着宇宙的加速膨胀，它对于宇宙的演化具有决定性作用。
随着时间的推移，宇宙的膨胀速度越来越快，这是暗能量作用的结果。
三、暗物质与暗能量的关系暗物质和暗能量虽然是两种不同的成分，但它们在宇宙演化过程中相互作用。
暗物质通过引力影响到可见物质，进而影响到宇宙的演化。
而暗能量则通过加速膨胀的作用扩大了宇宙的规模。
科学家们提出了一种被称为ΛCDM模型的宇宙学标准模型，其中Λ指代暗能量。
根据这个模型，宇宙大约由27%的暗物质和68%的暗能量组成，而可见物质仅占剩余的5%。