暗物质与暗能量的区别

主要区别——暗物质与暗能量

了解暗物质和暗能量是科学中的关键谜团之一。许多不同的观察都支持暗物质和暗能量的存在。然而，目前还不清楚暗物质和暗能量是如何产生的，以及它们是由什么组成的。这 主要区别 暗物质和暗能量之间是 暗物质通过引力相互作用并试图将物质聚集在一起，然而 暗能量加速宇宙膨胀，从而将物质推开.

什么是暗物质

1930 年代初期，瑞士天文学家弗里茨·兹威基 (Fritz Zwicky) 正在研究星系如何在星系团中运动。他可以用两种方法计算一个星系的质量。首先，通过观察星系的运动，他可以推断出星系之间的引力并确定应该存在多少质量。其次，他可以测量星系的亮度并推断出应该存在多少物质。他的结果显示了一个差异：当他使用运动来计算质量时，他得出的值比使用光测量质量时大得多。为了解释这一点，兹威基相信一定有其他一些看不见的“暗”物质无法用光来解释。

在接下来的四年里，关于这个谜团并没有进行太多认真的研究。 1970 年代，正在研究恒星围绕星系中心移动的速度的维拉·鲁宾 (Vera Rubin) 注意到，远离中心的恒星以比应有的速度更快的速度移动。她也得出结论，星系中一定有一些看不见的物质可以解释这种行为。下图总结了她的发现：

一种 星系旋转曲线 – 该图显示了恒星在星系中移动的速度，它是恒星与星系中心距离的函数。实线表示观察结果，而虚线表示仅考虑可见质量（即普通物质）时预期的结果。

暗物质存在的另一个令人信服的案例来自 引力透镜.根据相对论，当光穿过大质量物体时，光路会弯曲。因此，遥远的星系可能会出现扭曲。

引力透镜扭曲遥远星系的图像

这 子弹群 由两个星系相撞后相互擦身而过。子弹簇的图像如下所示。我们可以通过观察气体发出的 X 射线来确定这个星系中普通物质的位置。图像上的粉红色区域显示了普通物质的集中位置。然而，通过研究子弹星团产生的引力透镜效应，发现大部分质量集中在蓝色显示的区域。

子弹星团：粉红色区域表示普通（可见）物质最集中的地方。蓝色区域显示了从引力透镜测量中应该存在最多质量的地方。

这是暗物质存在的有力迹象。当星系相撞时，暗物质粒子应该能够相对较快地彼此擦身而过，因为它们只能通过重力强烈相互作用。普通物质之间的相互作用要多得多（例如电磁力）。因此，普通物质相互经过的时间要长得多。这解释了为什么粉红色区域出现在集群中心。

什么是暗能量

远离我们的恒星发出的光会发生红移。也就是说，当我们看光时，它看起来比它应该的更红。在 1920 年代后期，埃德温·哈勃 (Edwin Hubble) 意识到距离越远的恒星总是有红移，这表明宇宙正在膨胀。在 1990 年代后期，使用 Ia 型超新星对距离更远的恒星的距离和速度进行测量表明，宇宙实际上正在以加速的速度膨胀。这种类型的加速度不可能来自普通物质或暗物质，因为它们通过引力相互作用，实际上应该对抗宇宙的膨胀。因此，暗能量被认为是加速膨胀的原因。

暗能量的另一个证据来自于 宇宙微波背景 (CMB) 辐射。这些波动表明宇宙已接近“平坦”。宇宙中普通物质的质能密度远不足以使其平坦。即使我们包括暗物质，密度仍然不足。如果我们将剩余的质量能量来自暗能量，这可以调和。根据威尔金森微波各向异性探测器 (WMAP) 进行的宇宙微波背景测量，目前对宇宙中质能组成的估计如下：