宇宙的多少是暗物质？

By Paul Sutter

2022/11/28

宇宙中的大多数物质不能被看见------但它在太空中最大结构上的影响能的。

  一幅显示一个附近星系心核中的暗物质的浓度（多色）的合成图像。(Image credit: NASA Goddard)

天文学家估计宇宙中大约85%的物质是暗物质，这意味着只有15%的物质是正常物质。按照欧洲核子研究中心，天文学家赋予宇宙加速的扩张的名字算为暗能量，在宇宙中暗物质约构成所有质量能量的27%。

天文学家有各种来测量宇宙中物质的总量的工具，并将其与正常的（也叫重子）物质的量比较。最简单的技术是来比较两种测量。

第一个测量的是由像一个星系这样的大结构发射的光的总量，天文学家可以用这来推断该天体的质量。第二个测量是估计的需要将大型结构把持在一起的引力的量。当天文学家比较关于整个宇宙星系和星系团的这些测量时，他们得到同一的结果：只是没有足够的正常的发射光的物质来解释需要将这些天体把持在一起的引力的量。

这样，一定有某种形式的不发射光的物质：暗物质。

不同的星系有不同的暗物质对正常物质的比例。有些星系几乎不包含暗物质，而其它星系几乎无正常物质。但一次又一次的测量给出同一的平均结果：宇宙中大约85%的物质不发射光或不与光相互作用。

没有足够的重子

天文学家有许多能验证这个结果的其他方法。例如，一个大质量的天体就像一个星系团将翘曲围绕它的空时如此多以至于它将弯曲任何通过的光的路径——一种叫引力透镜的效应。然后，天文学家能比较我们看到来自发射光天体的质量的量对需要来解释透镜效应的质量，再次证明那个额外的质量一定正潜伏在某个地方。

天文学家也能用计算机模拟来观察大型结构的生长。数十亿年前我们的宇宙比它今天是的远更小。恒星和星系的进化要用时间，如果宇宙不得不只能依赖正常的、可见的物质，那么我们今天就不会看到任何星系。相反，按照宇宙学家乔尔·普里马克的一次演讲（ a lecture by cosmologist Joel Primack），星系的生长要求将正常的物质收进来的暗物质池

最后，宇宙学家能看回当宇宙仅12分钟老的时候，当时第一批质子和中子形成了。宇宙学家能用我们的核物理学的理解来估计在那个纪元产生了多少氢和氦。

这些计算准确的预测在今天宇宙中氢对氦的比例。按照天体物理学家内德·赖特（ astrophysicist Ned Wright），他们还预测在宇宙中对重子物质的量的绝对限制，这些数字与当今星系和星系团的观测结果一致。

暗物质的替代品

或者暗物质可能是一个我们的引力的理论的误解，这些理论基于牛顿定律和爱因斯坦的广义相对论。

天文学家能调整这些理论来提供在个别背景中的暗物质的解释，比如星系内恒星的运动。但对引力的替代品一直不能够解释整个宇宙中所有暗物质的观测。

所有的证据表明暗物质是某种未知的粒子。它不与光或正常物质相互作用并仅通过引力使它自己被知道的。事实上，天文学家认为就在现在有数万亿数万亿的暗物质粒子流过你。科学家们希望尽快定下这个宇宙的神秘的成分的身份。

https://www.livescience.com/how-much-dark-matter-universe