爱因斯坦雕像被涂鸦：什么是暗物质，它存在吗？我们怎么知道

什么是暗物质，它存在吗？我们怎么知道

答:这是哈勃太空望远镜拍摄的一张名为Abell 2018的星系群照片。

这些弯曲的东西实际上是更远的星系。这里发生的是，Abell 2018星系群的质量扭曲了空间。

这是广义相对论的一个预测。爱因斯坦甚至为一位朋友详细计算了引力透镜效应。

你不需要理解他的涂鸦，也不需要理解他的数学，但关键是物质会扭曲空间。正因为如此，光在穿过弯曲空间时发生弯曲。有点像这样:

但是你也可以反过来计算：如果你可以观察lensed galaxies，你就可以推断出空间有多大的弯曲。如果你知道有多少空间被弯曲，你就知道需要多少物质来使空间弯曲那么多。

但问题来了。如果你只看一张星系的图片，比如上面这张，你就能粗略地估计出它有多大，里面有多少颗恒星。既然你知道了恒星的平均重量，你就可以估算出那个星系中有多少物质。但是当你这样做的时候，你会发现星群中的星系没有足够的质量使空间弯曲那么多。

还有另一个问题：请注意，弯曲透镜星系位于透镜星群中的一些星系之间。这意味着你可以逆向追踪它们的光通过星系群的路径，并使用它来精确测量空间弯曲的位置和多少，以及因此，星系之间有多少质量。当你把它画在图像上，你会得到像这样的东西:

这些尖峰是在引力透镜中计算出的星系质量。但是你们看到中间的突起了吗?星系的尖刺刺出来的地方。这也是质量，凸起处的质量要比尖峰处的质量大得多。

我们在隆起处看不到这些物质。我们只可以看到它的脚印并推断它确实存在。我们看到的到底是什么?

这不是唯一的证据。另一个是螺旋星系：如果你再次估计一个星系的质量，它的数量级(~5x)太小，甚至不足以形成一个旋转的螺旋星系。它们的旋转也是错误的:恒星应该在边缘移动得更慢，但它们并没有。如果星系中有更多的质量，那么旋转和我们看到的效果就会更好。

所以我们很确定存在某种我们看不见的物质。但由于我们不能直接看到这种物质，我们称之为“暗物质”。

除此之外，我们真的不知道暗物质是什么。关于它是什么我们有很多有趣的想法，比如中微子或者其他形式的弱相互作用大质量粒子(简称WIMPs)。

但我们不知道，除了知道它有很多，以及没有它宇宙会有很大的不同。

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