天文研究者發現仙女座星系存在著大量違反牛頓重力法則的恆星

2021-01-10 水木長龍探索科學宇宙

根據牛頓的萬有引力定律,兩物體之間的引力,既與兩物體的距離有關,也與兩物體的質量相關。根據我們太陽系行星繞太陽的運行現象我們知道:離太陽越近的行星,其公轉速度也越快,因為根據牛頓的萬有引力公式,距離越近,行星所受的太陽引力越大,向心力也會相應地變大(當行星質量遠小於太陽恆星的質量時)。

這就是我們上學期間從課本上所學的萬有引力定律,以及太陽系行星的運行狀況。這些知識和規律,早已成為我們判斷和認識事物的標準。可是,這些早已印刻在我們知識體系裡的知識,真的就是絕對地正確的嗎?隨著時間的推移,天文物理學家的研究,或許,他們也有被淘汰下架的一天。

天文學家觀測仙女座星系時,發現了一種奇怪的現象:仙女座星系中,90%的恆星運行速度基本上都相等。這些恆星,有的距離仙女座星系中心很近,有的在仙女座星系邊緣附近,並且大小不等。這種現象,完全違背了萬有引力定律,既從距離上,也從質量上。

這一奇怪的天文現象,讓天文學家不得不思考一個問題:我們平時所尊奉的萬有引力定律,真的就是正確無誤的嗎?萬有引力定律,真的與質量有關嗎?

根據愛因斯坦的理論,萬有引力之所以與質量有關,是因為質量越大,會使時空彎曲得越明顯。當一個物體在一個超大質量的物體附近運動時,就會圍繞著該超大物體做旋轉式的圓周運動。這就是萬有引力與物體質量有關的進一步廣義解釋。

然而,無論是經典的萬有引力解釋,還是愛因斯坦廣義相對論中對萬有引力的進一步闡釋,都無法解釋仙女座星系中觀測到的奇怪現象。

後來,天文學者在其他星系中也發現了類似仙女座星系中的奇怪現象——似乎星系中恆星的運行規律和速度根本不受萬有引力的影響。

為此,有天文研究學者提出:宇宙中一定存在著大量肉眼無法看到的暗物質和暗能量。仙女座和其他星系中看似違背牛頓萬有引力定律的那些恆星,真正受到的萬有引力實則是來自於暗物質和暗能量的萬有引力。暗物質佔宇宙總量的23%,暗能量佔宇宙總量的73%,只有剩下的4%是我們所能感知到的物質。暗物質暗能量才是構成整個宇宙的基礎骨架,我們可感知到的4%物質正是由它們轉化而來。

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