我们怎么知道暗物质/暗能量的存在?


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我从未完全理解为何存在暗物质和暗能量的理论。我知道这与引力比我们应该计算的要强有关,有人可以详细解释吗?

Answers:


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MBR答案的一些补充:

实际上,我们不知道暗物质和暗能量的确存在,但是我们有间接的线索。您经常会看到这样的说法,即暗物质和暗能量是当今宇宙学的两个主要问题,包括专业天文学家所认为的,但这是一种认识论上的误解:您不能将假设称为问题

当前,我们有几种观测异常(按照T. Kuhn的定义):即星系的旋转曲线,超新星的光度,CMB的功率谱...(以及一些其他问题,如测量G或检测困难直接引力波)。

根据科学史,我们有3种方法来解决这些异常:

  • 本体论方法(暗物质和暗能量)
  • 立法方法(广义相对论的扩展)
  • 范式方法(非均匀宇宙)

暗物质和暗能量是看起来很不错的两种本体论方法:通过添加两个简单的成分,我们可以适应广泛的观察结果。这就是为什么天文学家喜欢他们的原因:他们的建模相对容易,并且可以很好地拟合所有内容。但是目前我们还不知道它们的性质。

有人说,有了WMAP(威尔金森微波各向异性探测器)和普朗克空间天文台,我们进入了精确宇宙学时代:但这只有在我们的暗物质/暗能量方法范例正确的情况下才是正确的。如果不是这种情况,我们目前无法正确解释我们的测量结果,但是最终更准确的测量结果可以更好地了解当前的宇宙学异常。

因此,暗物质和暗能量是解决几个基本问​​题的两种优雅而简约的方法。这是宇宙学中一个非常热门的话题,但是有一天,我们可能会意识到,我们只有问题是因为我们当前的范例是错误的。


精密宇宙学只是意味着我们正在以越来越高的精度测量现象。在微波背景下,大约是100,000的1分之一。除了许多其他宇宙学参数外,测量宇宙成分的准确性还不如后者(无论您对暗物质和暗能量的假设如何)。
astromax

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暗物质和暗能量是两个不同的事物,它们解释了不同的观察结果。

暗物质

除其他外,还需要暗物质来解释星系的旋转曲线。人们可能会期望这些旋转曲线在大半径处减小(因为人们应该期望星系的开普勒旋转),而且并非如此,旋转曲线是平坦的,这说明了星系中的“隐藏质量”可以维持这种旋转。模式,那就是暗物质。暗物质也解释了一些星系团的性质以及CMB的波动。

暗能量

需要暗能量来解释宇宙的加速膨胀。这种膨胀主要是使用Ia型超新星(超核超新星,是白矮星吸积物质并达到Chandrasekhar质量的结果)测量的,它们是“标准蜡烛”。这些物体的绝对大小被认为是众所周知的,因此,如果您在宇宙中观察它们,则可以轻松推断出它们与红移的距离。这些观测结果显示了宇宙的加速扩张(通过扩张,我们的意思是两个遥远星系之间的相对距离正在增加,而本地宇宙中的距离不受影响)。为了解决这种加速,人们需要一些在宇宙中均匀分布的能量,即暗能量。

不要困惑:

暗能量和暗物质不能一概而论,因为暗能量在宇宙中是均匀分布的,而暗物质遵循某种分布(通常与物质或多或少地分布)。

最后的话:

最后,“暗物质”和“暗能量”主要是用来形容我们对这些观察的无知,这不能用物理学的标准定律来解释。这就是为什么在这些主题上进行如此艰巨的工作,以试图更好地表征这些黑暗事物并理解它们可能是什么的原因。


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关于暗能量/物质的另一件事:

人们有一个很好的主意,暗能量的存在,因为当您绘制宇宙中两个物体随着时间的膨胀时,从其起源开始,就有一个钟形曲线。基本上,宇宙膨胀的开始速度快于放缓的速度,最近(或至少相对而言),膨胀又加速了。这意味着当宇宙开始时,它正在迅速膨胀,并且随着这种势头开始减弱,引力开始将事物拉回一起。但是,为了解释最近的膨胀加速,必须要有一种力随着时间的推移而增加,并且能够引起膨胀加速(所有这些都发生在星系之间,在太阳系和星系等区域,重力是强大到受影响)。人们相信随着宇宙的扩展,暗能量均匀增加,以占据新的空间。这意味着暗能量增加,从而加速了膨胀。

我们知道,由于红移,宇宙正在膨胀。基本上,随着光在宇宙中传播,宇宙正在膨胀。在足够的距离上,光会明显地失去能量,因此紫光会朝红色掉落(因此名称为红移)。这是因为,从我们不断扩大的宇宙来看,光似乎正在失去能量,而实际上它必须随着空间的扩展而进一步传播。

简而言之,对于暗物质,我们知道有些东西具有引力,否则我们将无法检测到。与暗能量不同,暗物质不是均匀的。它形成线状结构,对应于星系的线状结构。

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