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人類由望遠鏡觀察到的宇宙中
螺旋星系是最美好的奇景之一
星群形成壯麗漩渦, 在其中跳著穩定恆常的舞步
用望遠鏡便可觀察到 幾十億個以上的螺旋星系
可見得它既普遍、又穩定
可能會嚇你一跳,要了解這些 宇宙風車的內部運作
最容易的是依據牛頓 (Sir Isaac Newton) 在十七世紀晚期研究出的物理原則
以及觀測到的星系質量
科學家便可計算出星系旋轉速率
天文學家用此法預測與中心 不同距離的恆星移動的速度
越靠近星系中心,恆星移動越慢
因為它們之間沒有很多質量可以甩動
遠一點的恆星移動速度較快
因為它們被它們與核心之中的所有星星 一起甩動
到很遠以後, 恆星的移動速度又會慢下來
因為距離太遠,重力變得微弱
因此就悠閒的在軌道漫步
科學家觀測星系中 各恆星的軌道速度
驚訝的發現,接近星系中心的恆星 速度和預測相符
但較遠的恆星,速度超出預期
這對傳統的重力及運動理論 帶來毀滅性打擊
如果恆星移動的速度和遠近符合定律的話
星系早就被自己撕裂了。
這是個危機,天文學家和物理學家 拼命想找出哪裡算錯了
是牛頓的萬有引力定律錯了嗎?
還是他的三大運動定律錯了嗎?
或是天文學家算錯星系的質量呢?
調查並排除所有選項後 只剩下一種可能
如今科學家相信,答案就是 一種未知的物質,稱為「暗物質」
暗物質好像一團雲 籠罩了多數的星系
這是很不尋常的,它受到重力影響
但是看不見,也沒有 任何形式的電磁輻射
「暗物質」名稱源自這種物質 不會發出或吸收光線
暗物質增加了星系的重力
並可解釋遠離星系中心 恆星的軌道速度
暗物質從未被直接觀測到
但科學家相信,它很可能是真的
主要因為其他可能性都已經排除
天文學家和物理學家正在嘗試 幾十種方法,想找出直接證據
要證明,暗物質的假設是正確的
這是 21 世紀物理學 最重要的研究課題之一