五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】漫谈暗物质 -- afar77

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家园 【原创】暗物质(1)

我们为什么相信宇宙中存在暗物质呢?

最常见的一个证据就是星系的旋转曲线,最常见的旋转曲线图呢,就是下面这一幅:

点看全图

外链图片需谨慎,可能会被源头改

这附图里头,左下角是一个星系(M33)的可见光照片,可以看到M33是和我们银河系差不多的一个螺旋星系,恒星们围绕着星系中心旋转。那么,如果我们重复一下牛顿老先生的工作,就可以写出恒星们的运动方程 M_s v^2/r = G M(r) M_s /r^2 (向心力等于万有引力)。两边的恒心质量M_s可以约掉,那么恒星的速度 v^2 = GM(r)/r,M(r)是恒星的轨道里所包含的总质量,而r就是恒星的轨道半径。

现在再仔细看看照片 --- 照片上,在大约大于4个kpc的距离上,恒星就很少了。所以说,在r>4kpc的地方,M(r)就已经几乎是一个常数了。这样的话v就应该正比于r^(-1/2),距离星系中心约远的地方旋转速度越慢,就像比较低的那条曲线画的那样。可是实际观测的结果却是上面的那条曲线---约往外走恒星转的越快呢。所以,这中间一定还有点啥东西在吸引这些恒星---而这些东西又都是看不见的---也就是我们所说的暗物质了。

土鳖抗铁牛......

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