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有什么证据可以表明暗物质是普通物质而不是其他的物质?

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online_member 发表于 7 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
为了回答这个问题,我们要先拿修正引力理论举例。修正牛顿引力理论(别称MOND)介绍了一种叫a0新自然常数。它是有维度的加速度。如果分加速度实际比a0大,牛顿第二定律证明:力与加速度成正比;但是如果加速度小于a0,牛顿第二定律就会改变:力与加速度的平方成正比。因此,某加速度所需的力总是小于根据牛顿力学所预测出来的结果。在星系观测到加速度的情况下,MOND比牛顿力学预测到了更小的力:一个更小的引力质量。这显得暗物质有点多余了。



有什么证据可以表明暗物质是普通物质而不是其他的物质?78 / 作者:華大夫 / 帖子ID:46125,189533




莫德采·米尔格若姆最著名的成就是1981年提出修正牛顿重力理论(Modified Newtonian Dynamics, MOND)来解决暗能量与星系自转问题。

在银河系的外部区域,重力产生的加速度最终降至a0以下。a0的值和星系质量或引起这种现象的发生:质量越大,星系MOND。因为数据需要计算a0的值和典型星系质量,所以这个跃迁距离银河系中心几万光年远。 对于典型的星系团来说,这个跃迁距离是几百万光年。



有什么证据可以表明暗物质是普通物质而不是其他的物质?64 / 作者:華大夫 / 帖子ID:46125,189533





假设下,星系的主要质量在一定范围内,牛顿力学表明,在半径之外运行的气体或恒星,它们的速度会随着轨道半径的增加而减小。这也应用于太阳系:太阳系的总体质量多集中在太阳和水星上,而最接近太阳的行星,围绕它运行的速度比其他行星如地球的速度快得多。 但是一旦MOND可以预测,情况就会发生根本变化。只要离银河系中心足够远,轨道速度不会随着轨道半径的增加而减小,而是达到恒定值。这个恒定速度与星系质量的四次方根成正比。



有什么证据可以表明暗物质是普通物质而不是其他的物质?50 / 作者:華大夫 / 帖子ID:46125,189533





MOND是多么接近这些数据?如MOND所预测的那样,在螺旋星系中,天体的环绕速度不会随其距星系中心的距离变长而减小,而是接近常数值。此外,天文学家们根据观察得出的一个规律(即塔利费舍尔关系):这个值与银河系光度的四次方根成正比。假设光度与质量成一定比例,MOND无法推断出这个比例。最近的观测结果证明了这一假设:速度和质量的直接关系比速度和光度的直接关系更近。



有什么证据可以表明暗物质是普通物质而不是其他的物质?30 / 作者:華大夫 / 帖子ID:46125,189533





MOND这么有吸引力是因为它预测了许多在制定观测计划时根本无法得知的结果。 低表面亮度星系就是一个典型例子,它们的质量很小,几乎察觉不到。普通星系只有边缘区域的加速度才低于a0,但整个暗星系的加速度都小于a0。也就是说,根据MOND,暗星系的质量差异应该无处不在。在提出MOND时,天文学家只知道几个暗星系,也没有详细研究过它们。自从MOND提出后,他们发现这些低表面亮度星系的质量差异比预期的要大得多。MOND不仅正确地预测了这个结构,而且还预测了它的星等。



有什么证据可以表明暗物质是普通物质而不是其他的物质?67 / 作者:華大夫 / 帖子ID:46125,189533





星系旋转曲线的再现更加证明了MOND的正确,即轨道速度对距离的相关性。 直到20世纪80年代后期,天文学家才有足够的详细观察结果去验证理论的预测结果,他们认同MOND是不同寻常的。比较时,每个星系必须调整从光度到质量的比例因子参数。调整后的数值与理论预期的结果一致。另一方面,暗物质模型需要为每个星系调整至少两个附加参数,一个用于扩展,一个用于计算无形物质的总质量。尽管已经调整了相关参数,但目前的暗物质模型和MOND并没有解释该旋转数据。



有什么证据可以表明暗物质是普通物质而不是其他的物质?55 / 作者:華大夫 / 帖子ID:46125,189533





如果质量差异不适用不同星系的典型加速度,则该模式几乎完全印证了MOND的预测,质量非常大的星系团除外。如果我们将这些星团视为一个整体,它们会有5到10的质量差异(MOND可以解释这个原因)。但是,一旦我们专注它们的内部区域,疑点仍然存在:MOND无法解释整个无形的质量。也许理论本身有在这一领域有不足。

尽管取得了这样的成功,MOND目前仅知识有限的现象学理论。通过现象学,它既不由基本原则驱动的也不基于基本原则。它直接源于描述和解释某些观察的需要。 但是MOND也是有局限的,因为它甚至无法解释它设想的所有现象。这是因为MOND尚未整合到满足狭义相对论或广义相对论的理论中。也许无法实现,也许只是时间问题。

MOND和相对论的同一基础是:宇宙是一个整体。因此,MOND并不能很好地解释宇宙学。 MOND的局限性涉及所有关于宇宙初始结构的问题。 虽然MOND可以应用于从宇宙原始汤??分离出的现成理论体系,但它无法描述分离之前的时间。

尽管修正牛顿力学很好地再现了银河系的天文现象,但许多研究人员仍然认为MOND没有说清基本事实:修正牛顿力学可能只是总结了我们在自然界中看到的一些现象,但终有一天暗物质模型会解开这些谜团。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Toni Sementana- quora

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本文选自:今日头条
online_member 发表于 7 天前 | 显示全部楼层
别在研究银河系了,人类太渺小了,做好一个人,保护好地球环境就可以了。星空很美好,看看就可以了。只有地球才是耐以生存的。
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