暗物质之谜

不少天文学家认为宇宙中有 90 % 以上的物质是以暗物质的

形式隐蔽着的。有些什么事实和现象表示宇宙中存在暗物质呢 ?

早在 20 世纪 30 年代荷兰天文学家奥尔特就注意到, 为了说

明恒星来回穿越银道面的运动, 银河系圆盘中必须有占银河系总

质量的一半的暗物质存在。20 世纪 70 年代, 一些天文学家的研

究证明星系的质量主要并不集中在星系的核心, 而是均匀地分布

在整个星系中。这就暗示人们, 在星系晕中一定存在着大量看不

见的暗物质。这些暗物质是些什么呢 ?

科学家们认为, 暗物质中有少量是所谓的重子物质, 如极暗的

褐矮星, 质量为木星 30—80 倍的大行星, 恒星残骸, 小黑洞, 星系

际物质等。它们与可见物质一样, 虽也是由质子、中子和电子等组

成的物质, 但很难用一般光学望远镜观测到它们。相对而言, 绝大部分暗物质是非重子物质, 它们都是些具有特异性能的、质量很小

的基本粒子, 如中微子、轴子及探讨中的引力微子、希格斯微子、光

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微子等。

怎样才能探测到这些暗物质呢 ? 科学家作了许多努力。对于

重子暗物质, 他们重点探测存在于星系晕中的暗天体, 它们被叫做

大质量致密晕天体。1993 年, 由美澳等国天文学家组成的三个天

文研究小组开始了寻找致密晕天体的研究工作。到 1996 年, 他们

报告说, 已找到 7 个这样的天体。它们的质量从 1/ 10 太阳质量到

1 个太阳质量不等。有的天文学家认为这些天体可能是白矮星、红矮星、褐矮星、木星大小的天体、中子星以及小黑洞, 也有人认为银河系中 50 % 的暗物质可能是核燃料耗尽的死星。

关于非重子物质, 现在尚未观测到这些幽灵般的粒子存在的证据。

近年来对中微子质量的测量取得了一些新结果。1994 年美国物理学家怀特领导的物理学小组测量出中微子质量在 0 .5—5

电子伏(1 电子伏等于 1 .7827×10 - 36 千克) 之间。在每一立方米的空间中约有 360 亿个中微子。如果是这样的话, 那么宇宙中全部

中微子的总质量要比所有已知星系质量的总和还要大。

到目前为止, 宇宙中暗物质的问题仍是未解之谜。