车祸现场与枪杀实录:宇宙罪犯到底是谁?

 

我们不妨来回顾一下从哈勃望远镜以及其它多个望远镜同时看到的两个经典片段,一起来推断一下谁才是宇宙罪犯。...



出品:川陀太空

制作:香港中文大学天体物理学张博士

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川陀太空讯 自从哈勃望远镜上天以来,无数新的天文照片就不断冲击着整个天文学界。而这一张张照片,就好像宇宙在某一时间,某一地点发生的某一场故事的现场实录。但是宇宙电影相当冗长,而且播放进度缓慢,以人类的寿命,大多数的宇宙故事片都只能向我们展现出一帧画面。

不过聪明的我们还是可以从这仅仅一帧画面中推断一场故事的角色分配和大致的来龙去脉。我们不妨来回顾一下从哈勃望远镜以及其它多个望远镜同时看到的两个经典片段,一起来推断一下谁才是宇宙罪犯。

第一个现场,火车相撞现场照片,Abell 520。Abell 520 是一个正在并和过程中的星系团。两个质量相当的星系团,就好像两列火车,满载着恒星,气体,各种其它星体以及暗物质发生了猛烈的碰撞。
撞击现场非常惨烈,据多个望远镜的联合考察,它们发现了如下现象:第一,主要的发光物质,恒星,互相穿越而过,一左一右,好像没有碰到对方一样;第二,从X射线看到的气体发生了激烈碰撞,留在了碰撞中心,由于大量的动能转化成了这些气体的内能,一时温度极大上升,居然发射大量的X射线,太阳表面温度五六千度才能发出我们肉眼看到的偏黄色的光,X射线的能量比黄光强的多,这些气体的温度想必达到了上百万度;
第三,通过引力透镜效应,暗物质的踪迹也显露了出来,它们经过激励的碰撞,大部分也留在了撞击中心,小部分与恒星一起穿过分布在左右两边。那么从这次火车相撞事故来看,我们知道,恒星互相之间的平均距离应该很远,不会真的相互碰撞,因此一穿而过,就好像一团糟的班级里同学们互相乱扔纸团,而空中的纸团很少会真的碰到。

我们还知道,气体是真的有很强的相互作用,碰撞时消耗了大量动量,并且获得了大量内能,就好像你因为注意看手机不看路,一下碰到电线杆撞得结结实实摔倒在地。并且我们还看到,暗物质应该也像气体一样发生了碰撞,暗物质互相之间应该有强烈的相互作用。

但是这就奇怪了,我们明明在另外一个事故现场看到的不是这样的啊!让我们赶去第二个现场,枪杀案的案发地一探究竟。

第二个现场,一颗高速飞行的子弹穿过一团物质,留下了明显的子弹飞行的痕迹,子弹星系团Bullet Cluster。这也是一个正在并和中的星系团,一个稍小而密实的星系团高速撞向另一个较大而稀疏的星系团,于是就形成了好像子弹打入土堆的锥形痕迹。再次仰仗多台不同望远镜的联合观测,我们看到了如下现象:第一,发光物质,恒星,互相穿过好像什么都没有发生;第二,气体发生激烈碰撞,从X射线看到气体沿着锥形分布,并且大部分留在碰撞中心;第三,从引力透镜看到暗物质也和恒星一样互相穿过,并且和恒星的位置基本保持一致。



那么我们由此推断,恒星之间的相互作用应该很弱,基本没有发生碰撞。气体之间相互左右强烈,子弹打击效果显著。暗物质之间相互左右也非常弱,可以看做基本没有发生碰撞。等等,这怎么好像和之前火车事故现场不一样!

在Abell 520中,暗物质之间好像有比较强的相互作用,而在子弹星系团中却又好像没有发生碰撞。这到底是怎么回事?
我们知道,暗物质占据了宇宙中绝大部分的物质质量,然而暗物质,你究竟是谁?星系团碰撞的原因,我们通过计算机模拟已经发现,就是暗物质主导的引力效应,将星系团逐渐拉扯接近并且最后发生碰撞。但是我们找到这个罪犯的时候却发现,它隐藏在一团迷雾之后,我们不知道它长什么样,也不知道它是人是鬼,甚至连它的名字都不知道。我们只能粗浅的说,它是暗物质,然而这并没有什么用。

Abell 520 与子弹星系团,两个线索互相矛盾的犯罪现场,给我们留下的只有更多疑问,暗物质,你到底是谁?


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