暗物质——我们究竟知道些什么？

神秘而不可见的物质维系着宇宙,使我们生存的世界免于分崩离析,但它们到底是什么？ 宇宙并不遵循“所见即所得”的原则。事实上,我们所看到的物质——恒星、气体和尘埃——仅仅占据了宇宙物质质量的10％左右。这些可见的普通物质由质子、中子和电子组成。科学家们把它们称为“重子物质”,因为质子和中子在亚原子粒子中被称为“重子”。宇宙物质的其余90％则是“暗物质”,它们包围着宇宙中的每一个星系。     

暗物质研究与探测

暗物质是一种神秘莫测的不可见物质,它几乎占据了宇宙1／4的物质和能量,但是除了引力作用之外,它们和“常规”物质不发生任何相互作用。科学家们之所以提出宇宙中存在暗物质,并不是因为他们“看见”了暗物质,而是通过看不见的暗物质对可见物质施加的引力影响间接地获得关于它们的信息。     

超星系团的宇宙乐章

天文学家正在努力了解宇宙的大尺度结构——它们是如何形成以及是如何影响宇宙膨胀的？ 在最大的尺度上,我们的宇宙看上去就犹如午后无风的湖面,平静、波澜不惊。但是在数亿光年或者更小的尺度上,宇宙则呈现出了物质和巨洞之间的随机、混杂分布。这是一个物质聚集成团的宇宙。     

搜寻第一代恒星

多远算远？如何知道何时会到达？ 这不是谜语,是天文学家必须面对的终极前线。科学家正站在能看到宇宙边缘处恒星和星系的门口。但从天文学的角度来说,这些问题更确切的是：多年轻算年轻？你怎么知道看到的天体就是宇宙中的第一代天体。这两个问题是相关的,因为看得越远,我们就越深入过去。     

天文学家的耳朵：射电望远镜

很多小朋友都知道光学望远镜的用途,它像天文学家的“眼睛”,观测来自天体的光。至于射电望远镜,又名无线电望远镜（Radio Telescope）,就像天文学家的耳朵,能收集来自宇宙深处的无线电波,把这些看不见的讯号,经计算机处理,化成图像,方便观测研究。     

我们宇宙的未来

不断演化的宇宙 现代天文学家把目前我们所观测到的整个时空范围称作“我们的宇宙”。科学家从整体上研究宇宙大尺度的时空性质,物质运动的规律,宇宙学作为天文学的分支学科,是当代最活跃的科学前沿之一。近年研究认为,我们的宇宙大小约为137亿光年;它的起源、结构、演化和未来的结局,正是宇宙学的研究内容。     

神秘的星系小云

天文学家有无数的术语和编号方式描述宇宙,但是有一种神秘的天体还不知所属,这些古怪的天体因它们奇怪的外貌而被称之为小云。在圣地亚哥召开的第205届美国天文年会上,天文学家报告了关于巨大的星系小云的最新发现。所谓小云其实是遥远星系周围炽热的物质构成的巨大的云。用斯必泽空间望远镜,天文学家看到了隐藏在这些小云里面的令人难以置信的亮星系,而且不止一个,是多重星系。     

宇宙信息

宇宙信息深空中的神秘天体最近,天文学家发现哈勃空间望远镜１９９５年１２月用１０天拍摄的哈勃深空区（ＨＤＦ）里的星系远不止开始时确定的３０００个左右。在这些位于宇宙边缘的遥远星系当中看起来大约有９０个很暗的银河系中的前景星。但天文学家决定更近地观察它们...     

暗物质与暗能量新解

“热”光子使暗能量现身 现代天体物理学家认为,在宇宙成分中,暗能量约占73％;暗物质占23％;发光物质占0．4％（恒星和发光气体0．4％;辐射0．005％）：不可见的普通物质占3．7％（星系际气体3．6％;中微子0．1％;超重黑洞0.04％）。宇宙暗能量提供斥力,可解释宇宙加速膨胀（在已知物理中,只有万有引力,没有相应的斥力）;同时也能解释宇宙年龄困难。     

为什么我们需要暗物质?

暗物质既是宇宙必需的组成部分,更是一个依然扑朔迷离的难题。根据对宇宙大爆炸余辉——微波背景辐射——的研究,你、我、每一件日常用品、行星、恒星、星云和星系等,我们周围可见的所有物质仅占据宇宙质量能量的4.9%。与之形成对比的是,暗物质占据了宇宙的26.8%,是普通物质的5倍多,但它们的本质至今不明。     

探宝梅西叶

引子 天文爱好者在认完星座,看完行星之后,总是自然而然地将目标转向那些隐藏在夜空中的星云、星团和星系。这些天体往往习惯性地被称为“深空天体”,在爱好者眼中,这些天体神秘而又绚烂,是进行观测及摄影的极佳对象;而在专业天文学家眼中,这些天体往往蕴含了大量基本物理过程,是揭示宇宙奥秘的重要窗口。也因此,这些天体很早就是各类天文人的关注目标,而为了使对这些天体的研究更为方便,天文学家编撰了许多记录它们的星表。     

星系探秘：恒星从何而来（2）

纷乱的气流和庞杂的星际尘埃,以及恒星形成时的猛烈星风,宇宙中所有最纷繁的元素仿佛都被凝聚于大质量恒星的“育婴室”,所以我们才能欣赏到像猎户座大星云和船底星云那样极尽奢华而又震撼人心的宇宙风景。但同时,混乱而繁杂的环境对天文学家们研究这些大个子恒星的身世之谜平添了诸多障碍。     

发现大质量恒星的孵化器

从斯必泽空间望远镜拍摄的红外图像中,天文学家发现三叶星云中布满了炽热恒星的“孵化器”,藏在孵化器里的是迅速发育的恒星胎。大质量恒星在非常暗的区域里发育的速度之快,以致很难捕捉到它们形成的过程。只有斯必泽空间望远镜能使天文学家观测到这些尘茧,并知道每个尘茧里有多少胚胎。     

巨洞中没有暗物质

宇宙中形形色色的结构（例如星系、星系团等）究竟从何而来？如今天文学家们已经给出了一个“标准模型”。大爆炸之后的极早期,超密的宇宙物质中不可避免地存在亚微观尺度上的量子涨落,今天的星系和星系团恰恰就是起源于这种涨落。大约在大爆炸开始后10吨秒,这些微小的不均匀团块发生暴胀,获得与今天的矮星系或大星团相当的质量。     

借引力波之力探测宇宙

爱因斯坦预言在时空中会存在引力波,它们可以把天文学家带入宇宙中最剧烈爆发事件、黑洞碰撞乃至宇宙本身大爆炸的中心。引力会伴随我们一生。它是维系桥梁和建筑的基础,后两者构成了我们的城市和运输系统的要件。如我们所知,它还维持着生命赖以生存的大气。但自牛顿因（可能是杜撰的）苹果而获得灵感之日起,引力的起源至今仍是个谜。     

宇宙学中你需要知道的五件事

宇宙学的目的是了解宇宙的起源和演化,单从这一点就能看出它的雄心勃勃。近一个世纪前,天文学家发现绝大多数的星系正在远离我们,并由此揭示出了一个让人惊骇的事实——我们的宇宙正在膨胀。几十年前,天文学家意识到,天空中充满了宇宙形成之后不久光子所发出的微弱射电波。几年前,专门用来探测这一宇宙微波背景的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）则又发现了强有力的证据,证明我们的宇宙在极早期经历过一个超高速膨胀的“暴涨”阶段。     

毎个星系都含有暗物质吗?

两个不起眼的星系在学界掀起了轩然大波,但时至今日仍不清楚到底是怎么回事。在距离地球约6000万光年之外——至少有一些天文学家的结论如此,有一对奇特的星系正在引发一场宇宙学骚动。分别被称为NGC 1052-DF2和NGC 1052-DF4,后文简称为DF2和DF4,它们所包含的恒星数量远远少于常见的星系。然而,让天文学家咋舌的并非它们缺少恒星,而是这两个星系似乎不包含暗物质,但暗物质占据着宇宙物质组成的85%。     

暗能量走开

众所周知：1998年,以珀尔马特（Saul Perlmutter）和施米特（Brian Schmidt）为首的两个小组对几十亿光年之遥的IA型超新星观测的结果发现这些超新星的亮度平均说来比理论预期值要暗20％或30％,从而认为宇宙在加速膨胀。对此,一些天文学家认为这是由于宇宙中存在着产生斥力的暗能量。但暗能量是什么？一种建议认为,暗能量就是爱因斯坦在用广义相对论说明宇宙时,     

宇宙信息

宇宙信息遥远的Ｙ射线爆发来自美国宇航局康普顿Ｙ射线天文台的新消息使天文学家获得了有关，射线爆发距离尺度的第一个线索。Ｙ射线爆发几乎每天都在发生，在其他波段没有对应体。天文学家之所以对它们产生的机制不能做出解释，一部分原因是不知道这种爆发源是来自附近天...     

宇宙中的“不安分子”——活动星系核

夏夜仰望星空,那传说中将牛郎织女分开的天河分外引人注目。我们知道,事实上它并不是一条河,而是一个由引力维系的庞大恒星系统,也就是常说的银河系。茫茫宇宙中存在着很多像银河系一样的恒星系统,称为星系。离我们最近的大星系——M 31(常称为仙女座星云)距离我们230万光年,在肉眼看来,就像是天上模糊的光斑,而银河系内部的发光气体云在我们肉眼看来也是模糊的光斑。过去人们不知道天上除了星星还有星系,以为那些光斑都是云状的发光物,因而称呼它们为星云。直到上世纪20年代,美国天文学家哈勃证明了旋涡“星云”其实是独立的河外星系。此后人类发现了不计