暗物质与暗能量(精)
探秘宇宙黑暗物质与暗能量的本质与研究进展

探秘宇宙黑暗物质与暗能量的本质与研究进展1. 引言1.1 概述宇宙黑暗物质和暗能量是当前天体物理学和宇宙学研究中最为重要的两个课题。
自从二十世纪九十年代以来,科学家在观测和理论方面取得了突破性的进展。
黑暗物质与暗能量的研究是为了解释宇宙中观测到的各种现象和规律,进一步深化人类对宇宙结构、演化和本质的认知。
1.2 研究背景在过去几十年中,天文学家通过多种方法,如星系旋转曲线、引力透镜效应等观测手段,发现了大量无法通过常规物质解释的现象。
这些观测数据表明,在我们所见到的物质之外,存在着巨大数量的黑暗物质,并且宇宙正在以加速度膨胀。
为了解释这些现象,科学家提出了黑暗物质与暗能量的概念,并进行了深入研究。
1.3 目的及意义本文旨在探讨和总结目前关于黑暗物质和暗能量本质的研究进展,介绍它们的定义、特征以及被发现的历程。
同时,重点分析当前研究中存在的挑战,并提出未来可能取得突破性进展的方向。
通过对黑暗物质和暗能量本质的深入探索,我们可以更好地理解宇宙结构形成和演化的规律,推动天体物理学和宇宙学领域的发展。
最终,这也有助于人类对整个宇宙认知水平的提升。
2. 宇宙黑暗物质的本质与研究进展:2.1 定义与特征:宇宙黑暗物质是指一种无法直接观测到的物质,不发出、不吸收任何电磁辐射,与普通物质(如星体和行星)没有相互作用。
然而,通过对其引力效应的观测和分析,科学家们得出了关于宇宙黑暗物质存在的强有力证据。
宇宙黑暗物质在整个宇宙中占据着巨大比例,并且对于维持宇宙结构、星系形成以及宇宙演化等过程具有重要作用。
2.2 观测方法与发现历程:对于宇宙黑暗物质的研究主要依赖于间接观测手段。
其中,天体运动观测是最早也是最为经典的方法之一——通过监测星系或者星系团内恒星运动速度的变化来推测存在于这些星系或者星系团中的额外物质。
此外,在背景辐射剩余波谱(Cosmic Microwave Background, CMB)的观测中,科学家们也发现了关于宇宙黑暗物质的重要证据。
暗能量和暗物质及其观测效应研究的开题报告

暗能量和暗物质及其观测效应研究的开题报告导言:宇宙学是天文学的一个重要分支,研究宇宙的起源、发展和结构等方面的问题。
其中暗物质和暗能量是宇宙学领域的两个重要概念,它们的存在对我们理解宇宙的演化和结构具有重要意义。
本文拟就暗物质和暗能量及其观测效应展开研究,探索宇宙学中的重要问题。
一、研究背景暗物质和暗能量是宇宙研究中的两个重要概念。
暗物质是一种没有被直接探测到的物质,它与正常物质相互作用很弱,因此难以被探测到。
然而,通过间接观测方法,科学家们相信暗物质占据了宇宙总物质的大部分(约27%)。
而暗能量则是一种物质也没有被直接探测到的形式,它是一种使宇宙加速膨胀的力量,占据了宇宙的大部分(约68%)。
目前,暗物质和暗能量对宇宙学的研究和理论推导至关重要。
例如,在研究宇宙结构和形成的过程中,我们需要研究暗物质的分布,探索它对宇宙结构和星系的形成的影响。
同时,暗能量也变得越来越重要,因为它决定了宇宙的膨胀速率,并且可能会影响宇宙的结构和演化。
二、研究内容本研究将通过查阅相关文献,介绍暗物质和暗能量的基本概念,分析观测数据和模拟模型,探讨它们对宇宙演化和结构的影响,阐述它们的重要性和研究方向,以及未来观测的前景。
主要研究内容包括:1.暗物质的研究现状和观测方法,分析暗物质的性质和分布,探索它对宇宙结构和形成的影响;2.暗能量的研究现状和理论模型,探究其对宇宙加速膨胀的原因和机制;3.分析暗物质和暗能量之间的关系及其对宇宙演化的影响;4.介绍目前国内外暗物质和暗能量相关研究进展和成果;5.展望未来的研究方向和观测前景,阐述研究的重要性。
三、研究方法本研究采用文献资料调查的方法,通过查阅国内外相关文献,搜集和整理研究数据和成果,并进行分析和比较。
同时,本研究也将使用一些数学模型和模拟方法,对暗物质和暗能量在宇宙中的分布和作用进行研究。
四、预期成果本研究将全面深入地探讨暗物质和暗能量的有关问题,研究目的是揭示这两个重要的概念对宇宙的影响,为宇宙学领域的研究提供新的思路和方法。
星际空间中的暗能量和暗物质分布的数值模型分析

星际空间中的暗能量和暗物质分布的数值模型分析暗能量和暗物质是目前宇宙物质和能量的两个重要组成部分,它们的存在对于解释宇宙的演化和结构形成具有重要意义。
通过建立数值模型,可以更加直观地了解星际空间中暗能量和暗物质的分布情况。
本文将通过分析已有的研究成果,讨论暗能量和暗物质在星际空间中的分布模型。
一、暗能量的分布模型暗能量是一种推动宇宙加速膨胀的奇特能量,对于宇宙的演化具有重要的作用。
目前,关于暗能量的起源和性质还存在很多未解之谜。
研究者们通过观测宇宙背景辐射、超新星爆炸等手段来探索暗能量的性质和分布。
为了描述宇宙中暗能量的分布情况,研究者们提出了许多模型。
其中,最著名的是带有余辉效应的巨大引力透镜模型(Gravitational lensing model)。
该模型认为,暗能量的分布呈现出星系团垂直排列较密集,而星系团与星系团之间则比较稀疏的特点。
这种分布模型可以解释宇宙微波背景辐射中的温度涨落现象,并与观测数据相符。
另外,还有一些模型认为暗能量的分布并不均匀,呈现出更加复杂的结构。
例如,某些模型将暗能量的分布视为沿着星系团中心附近形成的纤维状结构。
这种分布模型在一些观测数据中也得到了支持。
然而,由于观测手段的限制,暗能量的分布仍然是一个较为困难的问题,需要更多的研究和观测数据来验证。
二、暗物质的分布模型暗物质是一种不发光、不存在于电磁波谱中的物质,它通过引力与可观测物质相互作用,并对宇宙的结构形成起到重要的作用。
暗物质的存在通过对星系旋转速度、星系团的运动以及宇宙背景辐射的测量等多种方法得到了证实。
关于暗物质的分布模型,研究者们提出了许多假设。
其中,最常用的是NFW模型和Einasto模型。
NFW模型假设暗物质在星系内以密度为核心以指数形式变化;Einasto模型则认为暗物质的密度分布更接近于指数函数,在中心区域更加陡峭。
这两个模型在解释星系旋转曲线、星系团的质量分布等方面表现出良好的拟合效果。
物理学中的暗物质和宇宙暗能量的来源研究

物理学中的暗物质和宇宙暗能量的来源研究暗物质是什么?暗物质是一种在宇宙中广泛存在的物质,它不与电磁波相互作用,因此无法直接观测。
在物理学中,暗物质被定义为一种物质,没有发现它的来源,但可以确认与可见物质有相当重要的质量比。
简单地说,暗物质就是可见物质以外的一种物质。
暗物质还有一些特点。
比如,暗物质是不会发光的,是真正的黑暗,因此我们不能用望远镜去观测它们。
此外,它们也不会发射电磁波,不会在宇宙中留下任何迹象。
暗物质的研究暗物质因其神秘性质而引起了天体物理学家、粒子物理学家和宇宙学家的极大兴趣,他们试图找到暗物质的来源,并揭示暗物质在宇宙的真正作用。
至今,暗物质的存在还没有被直接探测到。
然而,科学家通过间接方法探测暗物质,如探测到暗物质引起的引力变化和宇宙微波背景辐射上的拓扑结构等。
这些方法已成为了研究暗物质的两个基本途径。
不仅如此,许多试图解释宇宙中大尺度结构的理论模型,包括宇宙背景辐射和星系和星系团的形成,也都需要暗物质的存在,从而促进了我们对暗物质的研究。
暗物质的来源现在,我们已经确定了暗物质的存在,但是我们对它们的来源一点都不清楚。
科学家提出了多种暗物质的可能来源:1. 天体物理学模型一种说法是暗物质是宇宙初期过多的“原初黑暗能量”,随着宇宙扩张而减弱。
这看起来是一个有吸引力的模型,但目前尚未得到广泛接受。
2. 新型粒子暗物质可能是宇宙中新型粒子的存在。
该粒子对电磁波不敏感,因此无法通过常规方法探测,科学家正在利用实验重点研究这种粒子,并计划通过探测事件和测量反应实现粒子探测。
3. 额外维度上的物质另一种假说是暗物质是来自额外维度的物质。
额外维度是有一个假设的物理学中的一个假想维度。
额外维度是我们看不见或感受不到的,但它们是真实的且与我们的四维世界联系在一起。
据此,暗物质可能来自这些额外维度,因此可以在我们所知道的四维空间中不可见。
暗能量的研究除了暗物质,我们还需要讨论另一种物质:暗能量。
宇宙边缘;黑暗物质与暗能量的力量(宇宙中的暗能量)

宇宙边缘;黑暗物质与暗能量的力量宇宙边缘:黑暗物质与暗能量的力量自从人类开始探索宇宙以来,我们对宇宙的本质和构成一直充满了好奇和猜测。
尽管我们已经取得了重大的科学进展,但仍有许多未知的领域等待我们去探索。
其中两个最令人着迷的谜团是黑暗物质和暗能量。
黑暗物质是指一种无法直接探测到的物质,它不会发出或反射光线,也不与电磁辐射相互作用。
然而,通过其引力作用,我们可以推断出它的存在。
研究表明,宇宙中约有26%的物质是黑暗物质,而我们所熟知的普通物质只占宇宙总物质的5%左右。
黑暗物质在宇宙演化中扮演着重要的角色,它的引力作用帮助维持星系的稳定性并促进星系的形成。
然而,我们仍然对黑暗物质的本质一无所知。
科学家们提出了各种假设和理论,包括暗物质粒子和修正引力理论,但目前还没有确凿的证据来证实其中的任何一种。
与黑暗物质不同,暗能量是一种被认为填充整个宇宙的能量形式。
暗能量是一种反重力的力量,它的存在是为了解释宇宙加速膨胀的现象。
根据最新的观测数据,暗能量约占宇宙总能量的69%,这使得它成为目前已知宇宙中占据主导地位的成分。
然而,我们对暗能量的本质同样知之甚少。
科学家们提出了许多关于暗能量的理论,包括宇宙常数、量子场论等,但迄今为止没有一种理论可以完全解释暗能量的起源和性质。
黑暗物质和暗能量的力量在宇宙边缘发挥着至关重要的作用。
它们共同驱动着宇宙的演化,并塑造了我们所见到的宇宙结构。
黑暗物质的引力作用导致了星系和星系团的形成,而暗能量的反重力作用则推动了宇宙的加速膨胀。
尽管我们无法直接观测到它们,但通过精确的天文观测和数值模拟,我们可以间接地研究它们的影响。
了解黑暗物质和暗能量的本质对于我们理解宇宙的起源、演化和最终命运至关重要。
随着科学技术的不断进步,我们希望能够找到更多关于它们的线索,并揭开宇宙的深层奥秘。
未来的实验和观测将为我们提供更多的数据和证据,帮助我们解决这些谜题。
在宇宙边缘,黑暗物质和暗能量的力量仍然是一个巨大的谜团。
天文学概念知识:宇宙学中的暗物质粒子和暗能量

天文学概念知识:宇宙学中的暗物质粒子和暗能量宇宙学中的暗物质和暗能量是目前天文学领域中仍然存在许多谜团的概念,它们是指我们无法直接观测到的物质和能量。
暗物质和暗能量在宇宙学和天文学研究中扮演着至关重要的角色。
暗物质是指宇宙中构成我们宇宙总质量的物质,除了已知的电子、质子、中子等粒子以外的物质。
暗物质无法通过电磁波等常规手段观测到,因此属于宇宙学领域的研究对象。
对于暗物质的存在,我们可以通过其对物质的引力作用加以证明。
通过天文数据的观测以及计算模拟,科学家们发现,宇宙中暗物质的存在是为了解释宇宙的质量能够维持在当前的状态。
暗物质与普通物质不同的是,它是由一种或多种粒子组成的,而这些粒子并不会相互作用,也不会发出或吸收光子,因此无法直接被观测到。
暗物质在宇宙中的存在对宇宙学的研究产生了深远的影响。
科学家们通过计算模拟与观测推断,大约有超过85%的宇宙物质是由暗物质组成的。
暗物质作为宇宙中最主要的构成成分之一,是推动宇宙学领域更深入的研究和建模的基础。
那么暗物质究竟是什么样的粒子呢?科学家们提出了许多关于暗物质可能组成的假说,例如WIMP,也就是弱互作用粒子,以及AXION。
现今,科学家们正在实验中更加努力地寻找这些粒子,探索它们的性质,以更好地理解暗物质的本质。
除了暗物质,宇宙学研究中还有另一个概念,那就是暗能量。
暗能量是指充满整个宇宙的一种奇异能量,对宇宙的加速膨胀有极大的影响力。
暗能量也是一种抽象的概念,然而却在宇宙学中发挥着举足轻重的作用。
暗能量的存在是为了解释一项神秘的宇宙学现象:宇宙的膨胀速度在加速。
科学家们通过观测到宇宙微波背景辐射和星系的测量数据,得到了一个神秘和困扰了科学家们多年的结果:宇宙正在加速膨胀。
这个结果对于宇宙学研究的进展来说至关重要,同时也引起了科学家们的广泛兴趣。
暗能量对宇宙学的探索和研究非常重要,它不仅可以解释宇宙的加速膨胀,也可以帮助我们更好地理解宇宙的起源和演化。
什么是暗物质概念定义是什么
什么是暗物质概念定义是什么暗物质的存在一经证实,意味着人类首次发现了暗物质存在的形式,将是物理学的重大突破。
暗物质被称为“世纪之谜”,那么暗物质到底是什么呢?下面是小编为大家整理的暗物质的概念定义,希望你会喜欢!暗物质的概念定义暗物质(Dark Matter)是一种因存在现有理论无法解释的现象而假想出的物质,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-暗能量是影响当今量子粒子物理+天体物理的“两片乌云”,暗物质的密度非常小,但是数量庞大,因此它的总质量很大,它们代表了宇宙中96%的物质含量,其中人类可见的只占宇宙总物质量的5%不到(约4.9%)。
暗物质“未来”的仪器可以直接观测得到,但它能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。
暗物质中的“暗物质粒子”的存在有可能是量子粒子物理的弱相互作用力的大质量重粒子的极化粒子类似于“磁单极粒子”的跃迁线性粒子。
暗物质存在的最早证据来源于对矮椭球星系旋转速度的观测。
现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、天文观测和膨胀宇宙论研究表明:宇宙的密度可能由约68.3%的暗能量,4.9%的重子物质,26.8%暗物质组成。
新计算机模型:暗物质并非由重粒子组成。
科学家1月29日在阿奇夫论文预印本网站上发表报告称,美国航空航天局的钱德拉X射线天文台的数据显示,以特定能量发出的超量X射线令图表上出现一个隆起。
众所周知,X射线谱线能揭示暗物质的存在。
暗物质是一种未知的物质,科学家认为宇宙绝大部分由其构成。
暗物质的物质分布天文学的观测表明,宇宙中有大量的暗物质,特别是存在大量的非重子物质的暗物质。
据天文学观测估计,宇宙的总质量中,重子物质约占2%,也就是说,宇宙中可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%,98%的物质还没有被直接观测到。
在宇宙中,非重子物质的暗物质当中,冷暗物质约占70%,热暗物质约占30%。
暗物质、暗能量或许将颠覆人类现存世界观
暗物质、暗能量或许将颠覆人类现存世界观一、暗物质、暗能量及特性截止21世纪的今天,科学探索、观察、推理发现,在整个宇宙中,属地球人类传统意义上物质即可见物质,只占宇宙中物质、能量的5%,其余都是人类看不见,摸不着的暗物质、暗能量,分别占宇宙中总物质、能量的25%,70%。
截止21世纪的今天,人类对暗物质的认识,有以下共识:1、宇宙间充满大量暗物质。
2、暗物质会与重力发生作用。
3、暗物质本身不发光,光线遇见暗物质会发生担曲,即无法穿透。
对暗能量的认识达成以下共识:1、它并非事物,有可能是空间的一种特性,所以人类无法检测它、碰触它。
2、它能抑制宇宙的塌缩,加速宇宙膨胀。
3、它会不断形成新的空白宇宙空间。
4、宇宙中的空白空间产生能量,且产岀的能量比宇宙中物质能量的总和还要大的多。
同时,人类对暗能量的猜测有以下几点:1、它可能是充满空间空白处的微小粒子,由一无所有转换成暗能量,然后再回到一无所有。
2、它也可能是某种人类未知的某种动态能量流体或力场,流入整个宇宙。
二、暗物质、暗能量或许将要颠覆人类现存世界观1、暗物质、暗能量对人类传统物质能量观的挑战。
牛顿经典力学的物质观是三维时空中的物质,即能看得见,摸得着,可感触。
牛顿经典力学观认为,能量是物质运动的属性,即运动产生能量,且质量能量守恒。
但暗物质仅有重力作用,不带电荷,没有电磁力,最小构成物不是原子,不发光且对光波没有反应。
暗能量不是暗物质的运动属性,暗物质、暗能量也不存在质能守恒定律,且暗能量是一种空间空白特性,非牛顿力学的物质。
2、暗物质暗能量对唯物论哲学观的挑战。
唯物论的对立统一学说认为,世界是物质的,物质即不依人的主观意志为转移的客观实在。
物质是可以认识的。
但暗物质、暗能量的特性,决定了它们不是唯物论意义上的客观实在,人类无法感知。
暗能量更是一种虚无。
3、暗物质、暗能量的世界,或许是人类所想象的四维空间世界无数三维空间的叠加,将会是一个什么的空间,对人类而言还是个谜,但暗物质、暗能量的发现,或许为人类认识四维空间,认识四维世界打开了一扇窗口。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量摘要本文通过宇宙大爆炸理论引入暗物质与暗能量,并介绍了暗物质和暗能量,列举了目前研究暗物质暗能量的研究模型,简述了暗物质暗能量对宇宙未来发展的影响。
关键词宇宙大爆炸、暗物质、暗能量一、暗能量、暗物质起源宇宙的起源和演化问题一直是科学研究最活跃的领域之一,牛顿提出了无限宇宙模型,爱因斯坦根据相对论的基本原理建立起有限无边的宇宙模型;哈勃定律确证了整个宇宙处于的膨胀状态,伽莫夫和他的同事提出了大爆炸宇宙理论,经过百年的发展人们以普遍接受宇宙大爆炸理论,即认为原始的宇宙是一个奇点,现在的宇宙时空正是从这个奇点爆炸出来的。
宇宙是大约150亿年前由温度极高且密度极大、体积极小的物质迅速膨胀形成,是一个由热到冷,由密到稀不断膨胀的过程,尤如一次规模极其巨大的大爆炸,大爆炸之后的宇宙一直在膨胀着。
但是这个模型遗留了很多问题,如理论上宇宙应该是减速,但实际观察结果却发现实际的宇宙正在加速膨胀,因此提出了暗能量,宇宙在暗能量的推动下进行着膨胀。
暗物质的概念也源于大爆炸理论。
根据大爆炸理论可以推算发生大爆炸所对应的物理能量、以及宇宙间应有的物质总量。
按着这个理论如果宇宙每10亿年膨胀5%一10%的话,那么哈勃望远镜所能够探测到的宇宙的总成份加起来比用以阻止膨胀的临界值的4%还少。
这就是说,宇宙的总成份应是迄今所能观测到的重物质的25倍还多,如果这一理论正确的话,宇宙中还应有90%以上的物质尚未被发现。
除去73%的暗能量外,宇宙中还应存在着大量的暗物质。
【1】通过对球状星系观察螺旋速度证明了其存在,但是迄今为止还未真正的探测到暗物质,目前认为中微子为暗物质的一种二、暗能量、暗物质暗物质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。
暗物质的密度极小,但是数量非常多。
暗物质无法直接观测到,但它有显著的引力效应,他能干扰星体发出的光波或引力。
暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉到能量形式。
暗物质和暗能量
-----宇宙 和(中国)宇宙学研究的 过去、现在和未来
报告提纲:
I) (过去所取得)成就:精确宇宙学 (中国科学家贡献) II)(现在和未来)挑战:(暗物质、暗能量探测路线图) 1)暗能量探测 (reconstructing w(z) ) 2)暗物质探测 (cold & warm WIMPs) 3)微波背景辐射(CMB)极化 (B-mode) 4)中微子宇宙学 5) 宇宙学理论研究
暗能量特征:负压;不结团。
不同理论模型预言不同的 状态方程 w 的演化
1) 宇宙学常数: w = -1
2)Quintessence (精质): w > -1
→
===== w 随红移变化, 但是 w > -1 3) Phantom (幽灵): 4) Quintom (精灵): w < -1 w crossing -1
精确宇宙学 和 WMAP
(2010年邵逸夫奖, 2012年Gruber 奖, Nobel Prize?)
(近期综述:李虹、李明哲、范祖辉、张新民, “WMAP 和精确宇宙学”)
WMAP:2001年6月 升空 2003年2月 公布第一年结果 (当年世界十大科技进展之首) (e-Print: astro-ph/0302209 [astro-ph] , Astrophys.J.Suppl. 148 (2003) 175-194 ; 引用:6589次) 2006年3月 公布三年结果 2008年3月 公布五年结果 2010年1月 公布七年结果
重要成果:
1. 暗能量扰动新方法;首次整体拟合测定 (w_0, w_a); (张新民 2. 用极化测量旋转角并检验CPT;(张新民 等) 3. CMB 数据分析(李惕碚 等) 等)
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旋涡星系
“观测”暗物质的手段
引力透镜法 旋涡星系的旋转曲线 星系中的恒星或星系团中的星系的速度弥散 星系团(及椭圆星系)的X射线气体的流体静力 学平衡方法 星系团的苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应
暗能量的发现
在引入宇宙暴涨理论之后,许多宇宙学家相信我 们的宇宙是平直的,而且宇宙总能量密度必定是 等于临界值的(这一临界值用于区分宇宙是封闭 的还是开放的) 与此同时,宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙, 其中能量密度都以物质的形式出现,包括4%的 普通物质和96%的暗物质。 但事实上,观测从来就没有与此相符合过。
暗物质与暗能量
2010级物理学一班 刘永祥 201072010236
暗物质的发现
大约65年前,第一次发现了暗物质存在的证据 。 弗里兹· 扎维奇发现,大型星系团中的星系具有 极高的运动速度 ,除非星系团的质量是根据其 中恒星数量计算所得到的值的100倍以上,否则 星系团根本无法束缚住这些星系。 最直观的证据是旋涡星系的旋转曲线 尽管对暗物质的性质仍然一无所知,但是到了80 年代,占宇宙能量密度大约20%的暗物质已被广 为接受了。
宇宙微波背景辐射
宇宙微波背景辐射(又称3K背景辐射)是一种充 满整个宇宙的电磁辐射。特征和绝对温标为 2.725K的黑体辐射相同。频率属于微波范围。宇 宙微波背景辐射产生于大爆炸后的三十万年.大 爆炸宇宙学说认为,凞发生大爆炸时,凋宇宙的 温度是极高的,刃之后慢慢降温,刚到现在约 150亿年后大现暗能量,仅知道暗物质时: 按照爱因斯坦的广义相对论,在一个仅含有物质 的宇宙中,物质密度决定了宇宙的几何,以及宇 宙的过去和未来。 当认识到暗能量时: 总能量密度(物质能量密度与暗能量密度之和) 决定着宇宙的几何特性。并且宇宙已经从物质占 主导的时期过渡到了暗能量占主导的时期。
最被看好的暗物质候选者
低温无碰撞暗物质(CCDM) 具有寿命长、温度低、无碰撞的特性 优势: 1 . CCDM的结构形成数值模拟结果与观测相一致 2 . 作为一个特殊的亚类,弱相互作用大质量粒子 (WIMP)可以很好的解释其在宇宙中的丰度。 3 .理论模型中预言了一些非常有吸引力的候选粒子 如中性子和轴子。 缺点:在从1Mpc到Kpc小一些的尺度上,出现了 不一致 。
暗物质与暗能量
暗能量和暗物质的唯一共同点是它们既不发光也 不吸收光。 从微观上讲,它们的组成是完全不同的。 像普通的物质一样,暗物质是引力自吸引的,而 且与普通物质成团并形成星系。 暗能量是引力自相斥的,并且在宇宙中几乎均匀 的分布。 所以,在统计星系的能量时会遗漏暗能量。 暗能量可以解释观测到的物质密度和由暴涨理论 预言的临界密度之间70-80%的差异。
暗能量的发现
虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差, 但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界 值,而且这一观测和理论模型之间的不一致也随 着时间变得越来越尖锐。 当意识到没有足够的物质能来解释宇宙的结构及 其特性时,暗能量出现了。
能量分布图
[图片说明]:普通中发光物质占了宇宙总能量的0.4%,其他的普 通物质占了3.7%,暗物质占了近23%,另外的73%是占主导暗 能量。
可能的冷暗物质
强相互作用暗物质(SIDM) 温暗物质(WDM) 斥暗物质(RDM) 模糊暗物质(FDM) 自湮灭暗物质(SADM) 衰变暗物质(DDM) 大质量黑洞(BH)
修改牛顿引力(MOND)理论
1983年,以色列物理学家米尔格若姆曾提出暗物 质可能不存在。 他认为,牛顿动力学的适用范围仅是我们地球附 近和太阳系内。 宇宙引力场强度很微弱,牛顿动力学应作如下修 改:在引力场弱到10/-8时,引力将不再是牛顿的 平方成反比,而变成一次方反比。
回顾
自上个世纪60年代宇宙微波背景辐射被发现后,作为“大 爆炸”的遗迹,其被众多天文学家作为构建标准宇宙模型 的基础,而关于宇宙物质构成的确认也主要依据宇宙微波 背景辐射图谱的分析。2001年6月,美国宇航局(NASA)发 射了威尔金森微波各向异性探测器(WMAP),该探测器在 宇宙学参量的测量上提供了许多比早先仪器更准确的数值, 依据它提供的数据,宇宙是在不断加速膨胀的。科学家据 此提出是暗能量、暗物质的存在导致了宇宙的加速膨胀。 认定宇宙是由4%的“正常”物质,如行星、恒星、小行 星和气体等、22%的即不辐射也不吸收光线的暗物质和 74%的暗能量组成。
暗物质存在的直接证据
2006年夏天,天文学家声称他们已经找到了暗物 质存在的直接证据 。 这一证据来自子弹星相互碰撞后正在彼此远离。尤其重要的是,人 们首次非常清晰地看到这两块碰撞星系团中,暗 物质与普通物质是明显分离的。 通过对子弹星簇的观测,虽然仍然无法解释何为 暗物质,但是这种观测可以帮助科学家理解暗物 质粒子的行为方式。
宇宙微波背景辐射
宇宙大 爆炸产 生的残 系辐射
暗物质和暗能量也许根本不存在
2010年06月17日 15:53 科技日报
英国达勒姆大学的汤姆· 尚克斯教授和他的学生 尤坦恩· 萨万维特在向英国皇家天文学会提交的 最新研究报告中称,他们对WMAP望远镜的图像 平滑方式进行了更为细致的分析,结果发现,图 像的平滑处理程度远比以前认为的要大,这意味 着对宇宙微波背景辐射的测量并不像过去认为的 那样准确,实际的微波背景辐射起伏远比过去认 为的要小得多,而目前据此建立的的宇宙标准模 型可能是错误的,暗物质和暗能量也许根本不存 在。
暗物质与暗能量之间的相互作用
暗能量的排斥引力与暗物质的吸引引力相 似与分子间所存在的引力和斥力。 暗物质的吸引引力推动了宇宙结构的形成, 暗能量的排斥引力则推动着宇宙的加速膨 胀