暗物质，究竟是什么？
暗物质是天文学家卡普坦在1922年时提出的，宇宙中可能存在着一种看不见的物质。暗物质不和电磁波发生作用，也不反射光，所以不管用多厉害的望远镜通通观察不到。但是暗物质到底真的存在与否还有不少争议，需要我们继续去探索。
暗物质（Dark matter）是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种已知的物质。大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力的现象可以在假设暗物质存在的前提下得到很好的解释。现代天文学通过天体的运动、牛顿万有引力的现象、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中，其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型（ΛCDM模型）可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%、占宇宙总质能的26.8%。
一种被广泛接受的理论认为，组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”（weakly interacting massive particle, WIMP），其质量和相互作用强度在电弱标度附近，在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得观测到的剩余丰度。此外，也有假说认为暗物质是由其他类型的粒子组成的，例如轴子（axion），惰性中微子（sterile neutrino）等。
现代天文学通过天体的运动、牛顿万有引力的现象、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质可能大量存在于星系、星团及宇宙中，其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。
结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型（ΛCDM模型）可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%、占宇宙总质能的26.8%。被广泛接受的理论认为，组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”（weaklyinteractingmassiveparticle,WIMP）。
最早提出“暗物质”可能存在的是天文学家卡普坦（JacobusKapteyn），他于1922年提出可以通过星体系统的运动间接推断出星体周围可能存在的不可见物质。1932年，天文学家奥尔特（JanOort）对太阳系附近星体运动进行了暗物质研究。然而未能得出暗物质存在的确凿结论。1933年，天体物理学家兹威基（FritzZwicky）利用光谱红移测量了后发座星系团中各个星系相对于星系团的运动速度。
在20世纪90年代早期，关于宇宙的扩张，有一件事是相当肯定的。足够的能量密度可以阻止宇宙的膨胀和重新坍塌，而能量密度太小将无法让宇宙停止膨胀，但随着时间的推移，引力肯定会让宇宙膨胀减速。
图解：从引力透镜产生的效应，星系团CL0024+17内部被发现存在有一个暗物质圈，在这张哈勃太空望远镜像片里以蓝色显示出来。
当然，宇宙膨胀的减速还没有被观测到，但理论上来说，膨胀速度必定会减慢。宇宙充满了物质，万有引力将所有物质拉到了一起。在1998年，哈勃太空望远镜（HST）对非常遥远的超新星进行观测，这些观测表明，很久以前，宇宙的膨胀实际上比现在慢得多。
图解：被暗物质包围绕着的地球想像图
所以宇宙的膨胀并没有大家所想的那样因为引力而减缓，而是一直在加速。没有人预料到这一点，也没有人知道如何解释这个现象。
最终理论家提出了三种解释。或许这是被爱因斯坦引力理论长期废弃的结论，其中包括所谓的“宇宙常数”。或许因为有一些奇异的能量流体充斥在宇宙中。又或许是爱因斯坦的引力理论存在一些问题，而新的理论可能包括某种创造宇宙加速度的领域。理论家们仍然不知道正确的解释是什么，但他们给了这个解决方案一个名字，暗能量。
图解：由大型强子对撞机中的紧凑μ子线圈得到的希格斯玻色子产生时的景象。它是通过衰变为强子喷流的质子与电子的碰撞形成的。
通过将宇宙成分的理论模型拟合到宇宙学观察的组合中，科学家们给出了我们上文提到的成分，~68％暗能量，~27％暗物质，~5％正常物质。什么是暗物质？
我们更确定暗物质不是什么而非它是什么。首先，它是黑暗的，这意味着它不是我们看到的恒星和行星的形式。观测表明，宇宙中的可见物质太少，无法弥补观测所需的27％。
图解：今期与早期的宇宙质能分布饼图
其次，它不是正常物质的暗云形式，物质由称为重子的粒子组成。我们能知道这一点，是因为我们可以通过吸收穿过重子云的辐射来探测重子云。第三，暗物质不是反物质，因为我们没有看到反物质与物质湮灭时产生的独特伽马射线。最后，我们可以根据我们看到引力透镜现象的多少排除大型星系般大小的黑洞。
高浓度的物质会使远离物体的光线通过其附近时发生弯曲，但我们没有观测到足够的透镜现象来表明这些天体构成了所需的25%的暗物质。
图解：Abell 2744：潘多拉星团揭晓
在Abell 2744的新合成图像中捕获了有史以来星系团之间最复杂和最引人注目的碰撞之一。图中蓝色部分显示了全部质量瘤（主要是暗物质）的分布。
然而，在这一点上，暗物质还有其他可能的解释。暗物质可能由完全被束缚在褐矮星或小而稠密的重元素块中的重子物质组成。这种可能性被称为大质量致密晕天体或“MACHOs”。但最常见的观点是，暗物质根本不是重子，而是由其他更奇特的粒子组成，如轴子或WIMPS（大质量弱相互作用粒子）。
图解：暗物质在Oddball 星系中消失
研究人员惊讶地发现在NGC 1052-DF2星系中大部分（如果不是全部的话）暗物质都缺失了。
暗物质是天文学家卡普坦在1922年时提出的，宇宙中可能存在着一种看不见的物质。暗物质不和电磁波发生作用，也不反射光，所以不管用多厉害的望远镜通通观察不到。但是暗物质到底真的存在与否还有不少争议，需要我们继续去探索。
暗物质是比电子和光子还要小的物质。天体物理学研究发现，在浩瀚的宇宙空间里，我们能够观测到的发光晶体的。质量仅仅只是宇宙空间里物质总质量的一小部分，还有很大一部分质量，则来自至今我们还没有弄清楚的东西，这种视而不见又确实存在的东西，我们称它为暗物质。
暗物质其实从字面意思就是宇宙中一种不可见的物质。暗物质是由其他类型的粒子组成的。对于暗物质的研究，目前了解的还是不太多。
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